Ле Суан Тхо. Обеспечение стабильности слабых основании дорожных насыпей с помощью грунтоцементных свай

Короткий опис

Ле Суан Тхо. Обеспечение стабильности слабых основании дорожных насыпей с помощью грунтоцементных свай : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.11 / Ле Суан Тхо; [Место защиты: Моск. гос. автомобил.-дорож. ин-т (техн. ун-т)].- Москва, 2011.- 146 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/1362

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)
На правах рукописи
ЛЕ СУАН ТХО
ОБЕСПЕЧЕНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ СЛАБЫХ ОСНОВАНИЙ
ДОРОЖНЫХ НАСЫПЕЙ С ПОМОЩЬЮ ГРУНТОЦЕМЕНТНЫХ СВАЙ
Специальность - 05.23.11 ~ “Проектирование и строительство дорог,
метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей”
Диссертации
на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Научный руководитель - Доктор технических наук, Профессор, Академик РАТ, Добров Э.М.
Москва 2011г. 
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА I СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Актуальность обеспечения стабильности дорожных насыпей на
слабых грунтах 8
1.2. Способы сооружения земляного полотна автомобильных дорог на
слабых основаниях 13
1.3. Струйная технология закрепления слабых грунтов 22
1.4. Прочностные и деформационные свойства грунтов, закрепленных
цементными растворами по струйной технологии 32
1.5. Расчет несущей способности грунтоцементных свай 38
ГЛАВА II ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ
ГРУНТОЦЕМЕНТНЫХ СВАЙ НА ДЕФОРМИРУЕМОСТЬ СЛАБЫХ ГРУНТОВ В МЕЖСВАЙНОМ ПРОСТРАНСТВЕ.
Введение 48
2.1. Оценка влияния на НДС слабого основания грунтоцементных свай-
стоек 49
2.2. Учет собственного веса слабого грунта в околосвайном
пространстве 70
2.3. Учет взаимного влияния свай на деформируемость слабого
грунта 73
2.4. Вывод глава 77
ГЛАВА III ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НДС СЛАБОГО ОСНОВАНИЯ С ГРУНТОЦЕМЕНТНЫМИ СВАЯМИ И СРАВНЕНИТЕЛЬНЫЙ ЕГО АНАЛИЗ.
3.1. Теоретические основы метода конечных элементов (МКЭ) 78
3.1.1. [Кс]: Матрица жесткости системы элементов скелета 79
3.1.2. Плоские элементы метода МКЭ 83
3.1.3. (8c(t)}: Вектор узловых перемещений системы элементов 85
ЗЛА [Сс] 86
ЗЛ .5. (pc(t)} : Вектор поровых давлений системы элементов 87
ЗЛ.6. {Fc} :'Вектор заданных сил (внешних сил) 87
3.2. Последовательность операций при использовании МКЭ 87
3.3. Особенности применения программы “PLAXIS” для описания НДС
слабых оснований 88
3.3.1. Назначение и возможности пакета программ 88
3.3.2. Общие вопросы моделирования и метод разработки Plaxis 90
3.3.3 .Ввода 93
3.3.4. Расчёты 97
3.3.5. Полученные результаты 99
3.4. Осадка слабого грунта в окрестностях одиночной грунтоцементной
100
3.5. Осадка поверхности слабого грунта между грунтоцементными
сваями 106
3.6. Особенности напряженно-деформированного состояния (НДС) слоя
насыпного грунта над грунтоцементными сваями 114
3.7. Использование результатов исследований для прогноза осадок
реального объекта дорожного строительства 125
Рекомендации по применению грунтоцементных свай для усиления несущей способности слабых оснований дорожных
насыпей 137
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 139
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 142

Список літератури

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
1. В последние годы за рубежом и в России все большее развитие в гражданском и транспортном строительстве получает технология струйной цементации (jet-grouting) слабых оснований, которая отличается высокой эффективностью, скоростью сооружения грунтоцементных конструкций в сложных инженерно-геологических условиях.
2. Грунтоцементные сваи по своей структуре имеют значительное
сходство с буронабивными сваями, что позволяет при проектировании
свайных фундаментов использовать СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты»,
в соответствии с которым расчет одиночных свай выполняется по первой и
второй группам предельных состояний, связанных с проверкой прочности
материала свай, несущей способности грунта основания свай и осадками
фундаментов. Однако, при использовании грунтоцементных свай для
усиления слабых оснований в дорожном строительстве определение несущей
способности грунтоцементных свай по приведенными критериям является
недостаточными, т.к. отсутствует возможность оценки характера поведения
насыпного грунта и грунта слабого в межсвайной области.
►
3. Нами предложена расчетная схема работы грунтоцементной сваи в слое слабого грунта, согласно которой на его НДС основное влияние оказывают силы трения, возникающие на контакте боковой поверхности сваи и слабого грунта. За счет действия этих сил происходит существенное изменение в зоне, окружающей сваю, тензора напряжений и снижение интенсивности вертикальных сжимающих напряжений, возникающих от внешней нагрузки.
4. На базе решений. Миндлина-Лапшина получены расчетные аналитические зависимости, позволяющие оценить величину прогнозируемых абсолютных и относительных величин осадки и модуля деформации слабого грунтового основания в случае его усиления грунтоцементными сваями.
5. Используя полученные формулы, подробно исследованы функциональные зависимости прогнозируемых величин абсолютных и относительных осадок и модулей деформации слабых оснований от диаметра грунтоцементных свай и их взаимной удаленности, а также от прочностных характеристик (угол внутреннего трения и сцепление) слабых грунтов. При этом установлено, что наиболее сильное влияние прочностные характеристики слабого грунта оказывают на величину осадки слабого основания и его модуль деформации при значении отношения «расстояние между осями свай к диаметру свай» не превышает L/D= 5-6.
6. Используя метод конечных элементов (МКЭ), с помощью программы “Plaxis” изучены особенности формирования напряженно-деформированного состояния (НДС) элемента грунтовой толщи слабого основания в окрестностях одиночной грунтоцементной сваи и межсвайной зоне рядом стоящих свай.
7. Выполнен сравнительный анализ прогноза осадок поверхности толщи слабого основания в окрестностях одиночной грунтоцементной сваи и межсвайной зоне рядом стоящих свай с помощью численного моделирования по МКЭ и предложенной аналитической зависимости. При этом установлено, что на степень совпадения данных по прогнозу осадок существенное влияние оказывают прочностные характеристики слабого грунта, величина коэффициента, отражающего степень взаимного влияния сил трения на поверхностях соседних свай, и удаленность от расчетного сечения от сваи.
8. На основе экспериментальных исследований по численному моделированию (МКЭ) условий работы слоя насыпного грунта (дорожной насыпи) на слабом основании и, усиленном грунтоцементными сваями, было установлено, что зоны предельного состояния при одной и той же величине внешней нагрузки оказываются более развитыми над грунтоцементными сваями в сравнении с “мягкими” сваями-дренами. Одинаковый уровень однородности НДС насыпного слоя над грунтоцементными и грунтовыми сваями-дренами достигается либо только за счет снижения диаметра свай, либо за счет снижения величины внешней нагрузки.
9. Для обеспечения однородности полей НДС массива слоя насыпного грунта и требуемой равномерности его осадок при одной и той же степени насыщенности слабого основания грунтоцементными сваями того или инего диаметра следует ограничивать минимально допустимую мощность насыпного грунта , при этом чемгменьше степень насыщения слабого грунта сваями, (замены), тем выше влияние на h]fin их диаметра D и тем выше опасность проявления неравномерных деформаций насыпного грунта; роль диаметра нивелируется только при достижении степени насыщения основания сваями более 20% и тогда h“m= 10xD.
Предложены практические рекомендации по методам прогноза степени усиления слабых оснований грунтоцементными сваями на примере расчета реального объекта