ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Проведена серия опытов по исследованию сил негативного трения, действую­щих на модели свай, выполненных из различного материала, с разной формой и размером поперечного сечения.

эксперименты проводилась в лотке с песчаным грунтом (песок мелкий, аллювиального происхождения, желтого цвета). Опыты проводились с грунтом, имеющим воздушно-сухое состояние (w = 0.03-0.05). Часть опытов проведена с увлажненным грунтом (с влажностью 0.10-0.15).

Для исследования сил негативного трения использовались три типа моделей свай: железобетонная квадратного сечения (Ж _кв) 34ґ34, 35ґ35, 36ґ36, 38ґ38 и 40ґ40 мм; стальная прямоугольного сечения (С _пр) 25ґ27 мм; дюралюминиевая круглого сечения (Д _кр), диаметром 32 и 40 мм (боковая поверхность дюралюминиевой модели сваи диаметром 40 мм была обмазана эпоксидной смолой и покрыта тонким слоем, до 1 мм, мелкого песка). Длина моделей свай составляла 600 и 1000 мм.

Для измерения сил негативного трения использовались динамометры растяжения двух типов: ДПУ-0.02-2 и ДПУ-0.1-2. Наблюдениями за перемещениями грунта в лотке выполнялись при помощи индикаторов часового типа ИЧ-50 с точностью измерений 0.01 мм.

По результатам опытов построены графики обобщающих зависимостей сил негативного трения от различных факторов. Обобщающая кривая зависимости складывалась из расчета один опыт - одна точка. Причем из каждого опыта отбиралась экстремальная точка соответст­вующего графика, отвечающая максимальному значению удельных сил негативного трения.

На рис. 1 представлены графики зависимости максимальных значений удельных сил негативного трения от скорости осадки околосвайного грунта (песок мелкий, в воздушно-сухом состоянии). У всех трех типов моделей свай мы видим, что кривые графика состоят из трех участков.

На первом участке соблюдается прямо пропорциональная зависимость между силами негативного трения и скоростью осадки грунта, т.е. с увеличением скорости осадки грунта относительно сваи, увеличиваются силы трения. Однако такое увеличение происходит лишь до определенных предельных значений скорости, у железобетонных моделей доv _fn,max= 0.1 мм/мин, у стальных - доv _fn,max= 0.15, у дюралюминиевых - доv _fn,max= 0.25 мм/мин.

При дальнейшем увеличении скорости осадки грунта происходит, наоборот, резкое снижение сил негативного трения. Это второй участок кривой, характеризующийся обратно пропорциональной зависимостью между скоростью осадки грунта и силами негативного трения. Спад сил негативного трения происходит до тех пор, пока скорость осадки грунта не достигнет определенных значенийv _fn,min, у железобетонных моделей оно составлялоv _fn,min= 0.45 мм/мин, у стальных и дюралюминиевых, соответственно,v _fn,min= 0.45 иv _fn,min= 0.8 мм/мин.

При дальнейшем нарастании скорости осадки грунта - третий участок кривой, значение сил негативного трения практически не изменяется.

Максимальные значения сил негативного тренияf _n,maxна графиках (рис. 1) составили: железобетонные модели - 14.85 кПа, стальные - 8.7, дюралюминиевые - 8.8 кПа.

На рис. 2 представлены подобные предыдущим (рис. 1) графики зависимости максимальных значений удельных сил негативного трения от скорости осадки околосвайного грунта, представленного (в отличие от опытов на рис. 1) песком мелким, влажным, а дюралюминиевые сваи в этих опытах имели обмазанную эпоксидной смолой боковую поверхность, покрытую тонким слоем (до 1 мм) мелкого песка. У всех трех типов моделей свай мы здесь также видим кривые графика, состоящие из трех участков. В таблице 1 приведены значения параметров в экстремальных точках кривых графиков, представленных на рис. 1 и 2.

Таблица 1. значения параметров (v _fn,max,f _n,max,v _fn,min,f _n,min) в экстремальных

точках кривых графиков (рис. 1 и 2)

На рис. 3 представлены графики зависимости максимальных значений удельных сил негативного трения от осадки околосвайного грунта (песок мелкий, в воздушно-сухом состоянии). Для развития на боковой поверхности железобетонных и дюралюминиевых моделей свай максимальных сил негативного тренияf _n,max, равных, соответственно, 14.85 и 8.8 кПа понадобилась осадка грунтаs _fn,max, равная 11.0 мм. На боковой поверхности стальных моделей свайf _n,max, равное 8.7 кПа было достигнуто при более высоком значении осадкиs _fn,max, равном 25 мм.]

В отличие от опытов в воздушно-сухих песках здесь силы негативного трения во влажных песках достигают максимумаf _n,maxпри большей величине осадки грунтаs _fn,max. Значения указанных параметров приведены в табл. 2.

Таблица 2. значения параметров (s _fn,max,f _n,max) в экстремальных точках кривых

графиков

В таблице 3 представлены значения параметровf _n,maxиt_fn,max, соответствующих экстремальным точкам графиков зависимости максимальных значений удельных сил негативного тренияf _n,maxот времени, по истечении которого эти значения были достигнуты.

Таблица 3. значения параметров ( Т_fn,max,f _n,max) в экстремальных точках кривых

графиков

Иллюстрации

Рис. 1. Зависимость максимальных удельных сил негативного тренияf _n,maxот скорости

осадки грунтаv _fn,max(грунт - песок мелкий, в воздушно-сухом состоянии).

Рис. 2. Зависимость максимальных удельных сил негативного тренияf _n,maxот скорости осадки грунтаv _fn,max(грунт - песок мелкий, влажный).

Рис. 3. Зависимость максимальных удельных сил негативного тренияf _n,maxот величины осадки грунтаs _fn,max(грунт - песок мелкий, в воздушно-сухом состоянии).