Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 [ 77 ] 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148

в дальнейшем изложении мы и будем исходить при прогнозе осадок фундаментов на оттаивающих грунтах из основной зависимости уравнения (VI.3) для стабилизированной осадки уплотнения мерзлых грунтов при оттаивании с одновременным загружением.

Кроме излагаемого ниже нашего метода расчета осадок мерзлых грунтов при оттаивании (усовершенствования в который внесены также В. П. Ушкаловым, Ю. К. Зарецким и др.), были еще предложены метод контактных давлений (Г. И. Лапкин, 1939- 1947 гг.) * и метод определения осадок по простейшим физическим характеристикам оттаивающих грунтов (М. Ф. Киселев, 1952- 1957 гг.) **. Не останавливаясь подробно на последних работах, так как в свое время был опубликован их детальный разбор, отметим лишь следующее.

Г. И. Лапкин при обосновании метода расчета осадок, который он позднее (1943-1947 гг.) назвал «методом контактных давлений», исходит из опытной кривой деформаций образца вечномерзлого грунта при оттаивании, полученной им в Норильске (рис. ПО), при этом осадка определяется выражением

где So - «осадка оттаивания», найденная экстраполяцией (рис. ПО); - «постоянная осадки обжатия», определяемая графически; - «переменные осадки обжатия».

Далее, заменяя сумму первых двух слагаемых правой части величиной «условной осадкой оттаивания» 5oi и принимая приближенно кривую осадок грунта при давлениях, больших первой ступени нагрузки {pi по рис. ПО) за прямую и называя далее tga=a «коэффициентом обжатия», Г. И. Лапкин получил формулу

5=01 +а/?,.. (бо)

Эта формула по виду совершенно аналогична нашему исходному уравнению для осадки оттаивающего слоя грунта при сплошной нагрузке [формула (VI.3)], однако входящие в нее величины имеют совершенно иной смысл, чем в исходном уравнении (VI.3). Так, первое слагаемое правой части Soi включает в себя как осадку оттаивания, так и постоянную часть (для данного давления) осадки обжатия, зависящей от величины давления, поэтому оно будет действительно только при давлении, равном или большем давления, при котором испытывался мерзлый грунт. Точно так же и величина a = tga есть характеристика спрямленного участка кри-

* 1. Г. И. Лапкин. Определение осадок вечномерзлых грунтов при оттаивании их под сооружениями. Бюлл. Союзтранспроекта, 1939, № 12; 2. Г. И. Л а п-к и н. Расчет осадок сооружений на оттаивающих грунтах по методу контактных давлений. Стройиздат, 1947.

** 1. М. Ф. Киселев. Способ определения относительного сжатия мерзлых грунтов при оттаивании. Сб. «Труды НИИОСПа», 1952, № 19; 2. М. Ф. К и-селен. К расчету осадок фундаментов на оттаивающих грунтах. Госстройиздат, 1967.

Рис. по. Кривая деформаций образца мерзлого грунта при оттаивании (по Г. И. Лапкину): Sy. - остаточная осадка в мерзлом состоянии

ВОЙ обжатия уже оттаявшего грунта, имеющая иной смысл и совершенно иную величину, чем коэффициент уплотнения а в формуле (VI.3), характеризующий интенсивность изменения пористости грунта в процессе оттаивания, а не после полного оттаивания грунта. Из приведенного ясно, что исходная формула Г. И. Лапкина относится лишь к частному случаю оттаивания грунта при некотором определенном давлении и дальнейшем нагружении грунта лишь после полного его оттаивания. Кроме того, Г. И. Лапкин в последующей работе (1947 г.) рекомендует определять величину расчетного давления pi исходя из так называемого метода контактных давлений, т. е. принимая подстилающий мерзлый грунт совершенно несжимаемым, что дает преувеличенные значения уплотняющих давлений (так как известно, например, что пластично-мерзлые грунты при температурах, близких к 0°, значительно сжимаемы), и полагая, что полное уплотнение оттаявшего слоя грунта происходит мгновенно.

Однако, как показали полевые опыты и наблюдения В. П. Уш-калова *, даже мерзлые пески после оттаивания еще продолжают оседать, а фактическая величина уплотняющих давлений намного меньше (иногда на 40-60%), чем для слоя грунта на несжимаемом основании, и в ряде случаев даже меньше, чем для однородного полупространства. Последнее однозначно доказано нашими с В. Д. Пономаревым опытами по изучению распределения давлений в слое грунта, уплотняемого местной нагрузкой (когда уплотненность его уменьшается с глубиной) по методу ЭГДА, результаты которых показаны на рис. 111.

Таким образом, в дальнейшем нет достаточных оснований рекомендовать «метод контактных давлений» для прогноза осадок фундаментов на оттаивающих грунтах.

Что касается метода определения осадок мерзлых грунтов при оттаивании по простейшим физическим характеристикам, рекомендованного СНиП П-Б.б -66 для предварительных расчетов, то мы считаем возможным применять его для этих расчетов только в случае мерзлых песчаных грунтов при оттаивании, что же касается оттаивающих глиг. то для определения их осадок необходимо знать

* В. п. у ш к а л о в. Определение давления фундамента в оттаивающем основании. Сб. «Материалы к основам чечия о мерзлых зонах земной коры», вып. III. Изд-во АН СССР, 1956.

четыре характерные влажности (Wb, Wy W) и эмпирический коэффициент /(д, использование которого не всегда (особенно при малых давлениях) дает достоверные результаты, что затрудняет применение этого метода на практике.

На основании изложенного при прогнозе полной стабилизированной осадки уплотнения мерзлых грунтов при оттаивании мы счи-

0 0,2 ОЛ аб 0,8 10 12 1Л Ь6 f,8

Рис. 111. Распределение суммы нормальных напряжений в в слое грунта при местной нагрузке:

/ - на несжимаемом основании; 2 - в однородном полупространстве; 3 -.при переменном модуле деформаций

таем возможным рекомендовать за основную исходную зависимость уравнение (VI.3):

где Ah - осадка оттаивания, не зависящая от величины внешнего давления (складывающаяся из изменения объема льда при переходе его в воду и из изменений объема от некоторого закрытия макротрещин грунта при оттаивании); а/грд - осадка уплотнения при не очень больших изменениях давлений (до 3-4 кГ/см), прямо пропорциональная действующему давлению рд, h - глубина оттаивания.

Величина действующего давления рд может приниматься равной:

а) в случае одномерной задачи (при сплошной нагрузке на грунт, интенсивностью р кГ/см)

/д = / + Тотт( + /).

(VI.8)

где Н - глубина заложения фундамента; уотт - объемный вес оттаявшего грунта; Zi - расстояние от подошвы фундамента до середины рассматриваемого слоя грунта;

б) в случае действия местной нагрузки без учета бокового расширения грунта (например, при расчете 5отт по методу послойного суммирования)