Заявку на получение дополнительной информации по этому проекту можно заполнить здесь.
Номер 81-036-02 |
|||
Наименование проекта Сопоставительные исследования несущей способности и деформируемости оттаивающих и локально оттаянных грунтов |
|||
Назначение Оценка несущей способности оснований свай |
|||
Рекомендуемая область применения Строительство |
|||
Описание Результат выполнения научно-исследовательской работы. Целью исследований явилась проверка эффективности проведения предпостроечного локального электрооттаивания многолетнемерзлых элювиальных суглинков массивной криотекстуры. Исследуемая площадка расположена на юго-западной окраине г. Читы. В геоморфологическом отношении площадка расположена на высоком эрозионное гребне, разделяющем долину реки Ингода и озера Кенон. В геологическом строении площадки участвуют элювиальные отложения, представленные продуктами глубокого выветривания алевролитов и песчаников (суглинками, песками средней крупности). Среди элювиальных отложений встречаются линзы и прослойки угля, не выдержанные как по мощности, так и по простиранию. С поверхности до глубины 5.3 м элювиальные отложения перекрыты чехлом делювия, представленного суглинками коричневого цвета с неравномерной сортировкой обломочного материала. Многолетнемерзлые грунты сливающегося типа распространены до глубины 18-22 м. Криогенная текстура многолетнемерзлых грунтов массивная, значительно реже сетчатая. Температура многолетнемерзлых грунтов на глубине нулевых годовых амплитуд составляет минус 0.1-0.2 °С. Грунты находятся в пластичномерзлом состоянии. При проведении опытов использовались железобетонные призматические сваи квадратного сечения маркиc12-30. Пригруз свай выполнялся с помощью установки распорного типа. Четыре опытных сваи (№№ 51, 52, 53, 54) были испытаны с моделированном оттаивания многолетнемерзлых грунтов в процессе эксплуатации здания или сооружения. Пять свай (№№ 55, 56, 57, 58, 59) испытывались в предварительно локально оттаянных многолетнемерзлых грунтах. Первая группа свай испытывалась по методике, в которой испытание расчленялось на два этапа. На первом этапе к свае прикладывалась первая ступень нагрузки, и одновременно приступали к оттаиванию верхних слоев мерзлых грунтов. Оттаивание выполняли постепенно, слоями толщиной 1.0-1.5 м по направлению сверху вниз. Радиус цилиндрической зоны из оттаявшего грунта составлял 6-10d(d- размер стороны поперечного сечения сваи), глубина оттаивания грунта превышала глубину погружения сваи на 5-7 м. Первая ступень нагрузки назначалась равной 200 кН. Две последующие ступени были приняты по 100 кН, то есть загрузка сваи была осуществлена по схеме 200+100+100=400 кН в течение 2-х суток. Далее в течение всего этапа нагрузка на сваю поддерживалась постоянной, равной 400 кН. По окончании формирования вокруг сваи зоны указанных размеров из оттаявшего грунта и стабилизации осадки сваи под нагрузкой 400 кН первый этап испытаний заканчивался. Критерий условного затухания осадки принимался по ГОСТ5686-78* (1982) . Оттаивание многолетнемерзлых грунтов выполнялось электронагревателями, устанавливаемыми в трех скважинах. Наблюдение за ходом оттаивания выполнялось при помощи ртутных почвенно-глубинных, заленивленных термометров и электрических термометров сопротивления. По окончании первого этапа испытаний приступали ко второму, на котором осуществлялось дальнейшее загружение сваи ступенями по 50 кН до максимальной величины нагрузки, предусмотренной программой. Измерение вертикальных и горизонтальных перемещений сваи велось прогибомерами системы Аистова. По результатам испытаний свай построены графики зависимости осадки сваи от нагрузки (рис. 1). Осадка свай № 51 и 52 в конце первого этапа испытаний составила 5.13 и 7.46 мм соответственно. В конце второго этапа значение осадки достигло 24.31 и 25.14 мм. Получены значения несущей способности оснований свай, которые равнялись 700 и 680 кН. Во время испытаний свай велись наблюдения за осадкой уплотняющегося при оттаивании многолетнемерзлого грунта, окружающего сваю. Около опытной сваи № 51 было установлено четыре марки (рис. 2). Измерение перемещений поверхностных марок велось геометрическим нивелированием и с помощью прогибомеров. По результатам наблюдений за перемещениями поверхностных марок построены графики изменения осадки марок во времени. Продолжительность наблюдений за перемещениями марок равнялась 51.4 сут. За период наблюдений вокруг сваи сформировалась зона из оттаявшего грунта диаметром 5.8 м. Глубина оттаивания грунта достигла 16.0 м. Суммарные значения осадки поверхностных марок составляли: марка № 1 - 10.49 мм, № 2 - 16.42 мм, № 3 - 17.06 мм, № 4 - 13.42 мм. Невысокие значения осадки марок свидетельствуют о низкой сжимаемости под собственным весом оттаивающих многолетнемерзлых грунтов, окружающих сваю, о медленном протекании процесса уплотнения при оттаивании элювиальных суглинков тугопластичной и твердой консистенции. Нaданной площадке также проведены сопоставительные опыты по определению несущей способности оснований, двух свай (сваи № 53 и 54). Свая № 53 своим острием опиралась на прослойку бурого угля, выветрелого до состояния угольной крошки. Толщина угольной прослойки 0.3 м. Свая № 54 прорезала названную прослойку и на 0.2 м была заглублена в многолетнемерзлый элювиальный суглинок массивной криогенной текстуры. Испытание свай № 53 и 54 велось в два этапа. Осадка свай к концу первого этапа (оттаивающий грунт) составила соответственно 5.21 и 2.69 мм. На втором этапе испытаний (в оттаявшем грунте) при нагрузке 650 кН произошел срыв сваи № 53, в то время как у сваи № 54 при большей нагрузке (800 кН) срыва не произошло. Суммарное значение осадки сваи № 53 достигло 47.41 мм, у сваи № 54 осадка составила всего лишь 16.02 мм (под суммарными нагрузками соответственно 650 и 800 кН). По результатам испытаний свай №№ 53 и 54 можно сделать вывод о том, что выветрелый бурый уголь при оттаивании под острием свай обладает значительно меньшей несущей способностью (в 1.3-1.5 раза) чем элювиальный суглинок массивной криогенной текстуры с суммарной влажностью 0.150. Сваи, входящие во вторую группу, были забиты в предварительно локально оттаянные многолетнемерзлые грунты. Радиус зоны из оттаянного грунта в плане составлял 2.4-3.0 м, глубина оттаивания - 16-17 и. Сваи были погружены на глубину 11.0-11.6 м. Испытание сваи велось в соответствии с действующими стандартами. На рис. 6.38 приведены графики зависимости осадки свай №№ 55 и 56 от нагрузки. Максимальная нагрузка, приложенная к сваям, равнялась 900 кН, суммарная осадка сваи № 55 достигла 19.78 мм, у сваи № 56 она была несколько меньше -i5.94 мм. Получены значения несущей способности оснований, у сваи № 55 оно равнялось 750 кН, а у сваи № 56 - 840 кН. Сравнивая несущую способность оснований свай (сваи №№ 51 и 52), испытанных с моделированием оттаивания многолетнемерзлых грунтов в процессе эксплуатации сооружений, и свай (сваи №№ 55 и 56), погруженных в предварительно оттаянный многолетнемерзлый грунт, нетрудно увидеть, что при значительных затратах материальных ресурсов и электроэнергии на предпостроечное оттаивание элювиальных суглинков массивной криогенной текстуры эффект от этого мероприятия незначительный. Так как значение несущей способности возросло лишь на 7 %, а осадка свай уменьшилась лишь на 17 % (на 4-9 мм). В связи с изложенным, можно сделать вывод о том, что в условиях распространения многолетнемерзлых элювиальных суглинков массивной криогенной текстуры (с суммарной влажностью до 0.160) осуществлять предпостроечное локальное электрооттаивание грунтов в основании свай малоэффективно. Иллюстрации Рис. 1. Зависимость осадкиsсвай №№ 51, 52, 55, 56 от нагрузкиp
Рис. 2. Схема расположения опытной сваи № 51 и поверхностных марок |
|||
Преимущества перед известными аналогами Повышается надежность проектных решений свайных фундаментов в оттаиваю-щих грунтах |
|||
Стадия освоения Внедрено в производство |
|||
Результаты испытаний Технология обеспечивает получение стабильных результатов |
|||
Технико-экономический эффект Годовой экономический эффект составляет 428.3 тыс. руб. |
|||
Возможность передачи за рубеж Возможна передача за рубеж |
|||
Дата поступления материала 19.09.2006 |
У павильонов Уральской выставки «ИННОВАЦИИ 2010» (г. Екатеринбург, 2010 г.)
Мероприятия на выставке "Инновации и инвестиции - 2008" (Югра, 2008 г.)
Открытие выставки "Малый бизнес. Инновации. Инвестиции" (г. Магнитогорск, 2007 г.)
Демонстрация разработок на выставке "Малый бизнес. Инновации. Инвестиции" (г. Магнитогорск, 2007 г.)