Особенности НДС грунтов, отсыпаемых на слабые основания с дренажными прорезями и гибким ростверком тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.11, кандидат наук Нгуен Ньы Бао

• Нгуен Ньы Бао
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Нгуен Ньы Бао

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Существующие представления о слабых грунтах и основаниях

1.2. Способы сооружения насыпей на слабых основаниях

1.3. Гибкий ростверк - услоия применения и расчет

ГЛАВА II. МОДЕЛИРОВАНИЕ НДС СЛОЯ ГРУНТОВ НА СЛАБОМ ОСНОВАНИИ С ДРЕНАЖНЫМИ ПРОРЕЗЯМИ

2.1. Теоретические основы метода конечных элементов (МКЭ)

2.1.1. [Кс] : Матрица жесткости системы элементов скелета (МЖС)

2.1.2. Плоские элементы метода МКЭ

2.1.3. {Ь с^)} : Вектор узловых перемещений системы элементов

2.1.4. [Сс]

2.1.5. {рс(^}: Вектор поровых давлений системы элементов

2.1.6. {Р}: Вектор заданных сил (внешних сил)

2.2 Результаты моделирования НДС слоя грунта на слабом основании

2.3 Исследование степени влияния факторов, влияющих на деформацию поверхностей насыпного слоя грунта

2.4. Исследование характера развития напряжений по глубине насыпного слоя

ГЛАВА III. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЙ НДС НАСЫПНОГО СЛОЯ НА МОДЕЛЯХ ПО МКЭ

2

3.1. Условия зависания слоя насыпного грунта

3.2 Анализ причин влияния мощности насыпного слоя на характер осадок его поверхности и слабого основания

3.2.1 Анализ факторов влияния на степень затухания вертикальных напряжений в невесомом слое насыпного грунта

3.2.2 Анализ влияния деформационных свойств слоя насыпного грунта на осадку поверхности слабого основания, усиленного дренажными прорезями

ГЛАВА IV. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГИБКИХ РОСТВЕРКОВ С УЧЕТОМ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ НА МОДЕЛЯХ МКЭ

4.1 Условия применения гибких ростверков и существующие методы расчета

4.2 Влияние дренажных прорезей на осадку слабого основания

4.3. Особенности свойств геотекстиля как основного элемента конструкции гибкого ростверка

4.4 Расчетная схема гибкого ростверка с учетом результатов исследований по МКЭ на моделях

4.5. Рекомендации по снижению осадок дорожных насыпей на слабых основаниях и повышению их равномерности за счет дренажных прорезей и гибких ростверков

Список использованной литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Особенности НДС грунтов, отсыпаемых на слабые основания с дренажными прорезями и гибким ростверком»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. При строительстве земляного полотна автомобильных дорог на слабых грунтах, в ряде случаев с целью с целью ускорения процессов их консолидации используются дренажные песчаные прорези, часто совместно с гибким ростверком из геотекстиля. Ускорение процессов консолидации слабых оснований под весом дорожной насыпи и стабилизации их осадок достигается, главным образом, за счет существенного сокращения траекторий фильтрационного оттока поровой жидкости и роста градиентов ее выдавливания из слабого грунта. Для прогноза хода осадок и времени завершения их активной фазы используются, как правило, современные методы и приемы механики грунтов, отраженные в действующих нормативно-технических документах.

Однако, наряду с этими задачами, при проектировании таких конструкций, как правило, возникает необходимость решения ряда дополнительных практических проблем, из которых к наиболее актуальным следует отнести такие как: прогноз конечной осадки дорожной конструкции с учетом армирующей и разгружающей способности дренажных прорезей; оценку давления насыпных грунтов на неоднородное по деформируемости основание, а следовательно, и на гибкий ростверк; характер осадок и деформаций гибкого ростверка в зоне контакта насыпной слой-слабый грунт и т. п.

В этой связи, учитывая актуальность проблемы строительства транспортных сооружений на слабых грунтах как в условиях России, так и для условий Вьетнама, целью настоящей диссертационной работы является дальнейшее совершенствование методики проектирования дорожных насыпей на слабых основаниях, усиленных дренажными прорезями и перекрытых гибким ростверком.

В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи исследований.

• Проанализировать накопленный отечественный и зарубежный опыт проектирования и строительства автомобильных дорог на слабых грунтах с учетом различных конструктивных и технологических решений, обеспечивающих повышение их несущей способности и стабильности.

• Методами математического моделирования (МКЭ) исследовать особенности формирования НДС насыпных грунтов с учетом наличия в слабых основаниях песчаных дренажных прорезей, обратив при этом особое внимание на:

- характер распределения давлений от слоя насыпного грунта на слабый грунт и дренажные прорези;

- характер осадок насыпных слоев, слабых грунтов и гибких ростверков.

• Аналитически проанализировать результаты математического моделирования, выполненного по МКЭ, и получить расчетные зависимости по прогнозу осадок слабых оснований с учетом армирующей роли дренажных прорезей.

• Разработать методику прогноза повышения несущей способности слабых оснований дорожных насыпей за счет дренажных прорезей и расчета гибких роствеков с учетом деформационных свойств геосинтетических материалов.

Научная новизна работы состоит в том, что на основе выполненных теоретических исследований и моделирования работы слабых оснований по методу конечных элементов (МКЭ):

• установлено, что эффективность применения дренажных прорезей определяется соотношением коэффициентов бокового давления грунта дрен и грунта слабого основания, а также степенью его насыщения дренажными прорезями;

• установлена минимальная мощность насыпных грунтов и высота дорожных насыпей, при которых деформации их осадок на слабых основаниях с дренажными прорезями носят равномерный характер;

• установлено, что при увеличении мощности слоя насыпного грунта его давление на слабое основание и гибкий ростверк непрерывно нарастает, свидетельствуя об отсутствии влияния на его величину разгружающего свода;

• установлено, что в насыпном слое грунта темп роста давления на слабый грунт и гибкий ростверк с глубиной понижается, а на дренажную прорезь - увеличивается, что объясняется эффектом локального зависания насыпного грунта по траекториям предельного состояния;

• получены аналитические решения, позволяющие практически учесть эффект зависания слоя насыпного грунта в пределах вертикальных виртуальных поверхностей скольжения с учетом деформационной неоднородности слабого основания;

• получена аналитическая зависимость для прогноза повышения величины модуля деформации слабого основания дорожных насыпей в результате устройства песчаных дренажных прорезей;

• установлено подобие между характером накопления деформаций слабого грунта, расположенного между дренажными прорезями, и деформациями провисания натянутых тросов, что позволило предложить утоненную методику расчета геосинтетических слоев

гибких ростверков

Практическая ценность работы: заключается в дальнейшем совершенствовании методических основ проектирования земляного полотна, сооружаемого в сложных инженерно-геологических условиях, позволяющих более обосновано использовать грунтовые дренажные прорези и гибкий ростверк для увеличения несущей способности слабых оснований.

Апробация работы:

1. Промежуточные этапы работы докладывались на 75-й научно-технической конференции (МАДИ).

2. По материалам работы опубликованы следующие статьи в рецензируемых журналах:

• Добров Э.М.,Нгуен Ньы Бао. Учет эффекта зависания насыпного грунта при устройстве гибких ростверков на слабых грунтах. Жур-л «Наука и техника в дорожной отрасли», № 1, 2017, 21-23 с.

• Добров Э.М.,Нгуен Ньы Бао. Давление насыпного грунта на геотекстиль гибкого ростверка при усилении слабых оснований песчаными прорезями. Жур-л, Геотехника», № 01. 2017., 14-20 а

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Существующие представления о слабых грунтах и основаниях

Существующие в России частные классификации различных разновидностей слабых грунтов базируются на работах М.Ю. Абелева, Л.С. Амаряна, А. А Ткаченко, И. Е Евгеньева, В. Д. Казарновского, Г. В Сорокиной, Е В Каганович, А.Я Рубинштейна, А.Г Мартинсона, И.И Вихляева, П.А Дрозда, Н.Н Маслова, М.А Шапошникова, Л.И Кузнецов и других, а также на исследованиях зарубежных ученых, таких как K. Terzaghi, R.B Peck, A.W Skempton, G.A Leonards, A.W Bishop, A. Casagrande, L. Lemb и многих других.

К слабым, в общем инженерно-геологическом смысле, относят [26,27] совершенно разные по своему происхождению, условиям формирования, составу и свойствам природные отложения органо-минеральных и органических грунтов, которые могут быть представлены: илами, сапропелями, торфами и заторфованными грунтами, - обладающих [2] значительной влажностью, высокой сжимаемостью, малой прочностью и малой общей несущей способностью при показателе текучести более 0,5.

К илам относят [13,27,29] осадок, как правило, морских акваторий в начальной стадии своего накопления, содержащий менее 10% органических веществ в виде растительных остатков и гумуса с коэффициентом пористости е > 0,9-1,5, влажностью w>0,7-0,8, имеющих текучую консистенцию при индексе текучести IL >1 и содержании частиц мельче 0,01мм от 30 до 40%. К сапропелям относят [13,27,29] пресноводный ил, содержащий (по массе) в своем составе более 10% органических веществ с коэффициентом пористости е>3, как правило, текучей консистенции с IL >1 и содержанием частиц крупнее 0,25мм не более 5%. Торфами считают [13,27,29] органический грунт, содержащий (по массе) в своем составе 50% и более органических веществ. При

наличии в составе грунта от 10 до 50% (по массе) торфа его относят [13,27] к грунтам заторфованным.

Общей особенностью слабых грунтов любых разновидностей является их значительная влажность, что отрицательно сказывается на инженерно-геологических свойствах, особенно в случае их залегания в основаниях тех или иных инженерных сооружений, когда наряду с характеристиками по показателю текучести, пористости, природной влажности и т. п. принципиальное значение приобретают параметры сдвиговой прочности грунта и его сжимаемости. Необходимость их определения диктуется особенностями напряженно-деформированного состояния (НДС) оснований сооружений и его тесной взаимосвязью со сдвиговой прочностью грунта и сжимаемостью.

Так, если обратиться к анализу, в частности. развития максимальных касательных напряжений [7] под высокой насыпью (рисунок 1.1), то можно заметить, что наиболее напряженной областью основания, с точки зрения величины сдвиговых (касательных) напряжений, является область, где значения приобретают максимально возможные свои значения, т.е., когда

"^тах "^тах,тах 0,256Р0 (1.1)

где Р0= Унас.Ннас ; Упас,- удельный вес грунта насыпи.

Тогда, с учетом [7] применительно к основанию насыпи в целом величина величина коэффициента его устойчивости может быть определена по формуле

S

t

К = ~осн (12)

зап _

max max

где £осн- сдвиговая прочность грунта основания насыпи.

Если принять, что Кзап =1,0 и грунтовое основание однородно, то в этом

случае должно быть справедливо равенство:

^осн "^шах,шах 0,256Р0

Учитывая, что сдвиговая прочность слабых грунтов при ф = 0

определяется [7] главным образом силами сцепления связности Е^ водно-коллоидной природы, то в этом случае допустимая высота насыпи, с учетом формул (1.1) и (1.2), должна определяться следующим образом

Ндоп = —^-= 3,9 ^ (1 3)

^ 0,256/ нас у НаС (1-3)

Вместе с тем известно [7], что при загрузке слабого основания равномерным слоем грунта, его предельная мощность должна быть не более

Ндоп = р = 3,14

слоя ' V1- V

у нас у нас

Если условия (1.3) и (1.4) принять за универсальные, то во всех случаях, когда высота насыпи или отсыпанный слой грунта будут по высоте и мощности превосходить получаемые по формулам (1.3) и (1.4) величины, можно объективно относить данные основания и грунты к слабым грунтам, независимо от их разновидности и состояния по плотности-влажности.

Данное обстоятельство свидетельствует об определенной относительности существующих [1] понятий «слабый грунт» или «слабое основание». Все зависит, как можно видеть по (1.3) и (1.4), от прочности грунта на сдвиг и величины приложенной на основание внешней нагрузки.

Более того, если в качестве критерия взять не равенство ^шахшах ^осш а условие Ркр= (71+2,5)!^, полученное эмпирическим путем [7] для определения предельной нагрузки на основание, при которой происходит выдавливание его

10

грунтов, то тогда к слабым можно отнести грунты, которые могут выдержать давление слоя насыпного грунта не более, чем

Нкр _ p +2,5)sw _ 564 sw (1 5)

слоя g ' g (15)

i нас i нас

При сравнении (1.3) и (1.4) с (1.5) видно, что последнее условие является более рискованным по сравнению с ранее рассмотренными.

Тем не менее, с учетом (1.4), природные отложения слабых грунтов органического происхождения (торфы) в зависимости от их прочности и характера поведения под весом насыпного слоя грунта, строительных механизмов или возводимого сооружения, в соответствии с п. 3.1 СТО НОСТРОЙ.2.2527-2011 рекомендуется [30] подразделять на три типа:

- основания I типа: прочность слабых грунтов органического происхождения в природном состоянии (болото) обеспечивает возможность отсыпки насыпи (технологического слоя) высотой до 3 м без бокового выдавливания слабого грунта;

- основания II типа: прочность слабых грунтов органического происхождения в природном состоянии (болото) позволяет исключить их выдавливание из-под насыпи высотой до 3 м только в случае ее отсыпки темпами, при которых прочность основания успевает нарастать за счет его уплотнения;

- основания III типа: прочность слабых грунтов органического происхождения в природном состоянии (болото) при вращательном срезе оказывается менее 0,014 МПа, что не может исключить опасность их выдавливания из-под насыпи высотой до 3 м при любой интенсивности ее отсыпки.

Наряду с этим, в соответствии с современной практикой проектирования

11

и строительства автомобильных дорог в России и требованиями действующих в этой области нормативных документов [23,27,29,30,31] к слабым грунтам относят любые связные грунты, прочность на сдвиг которых, определяемая крыльчаткой [2,3,27] в условиях их природного залегания и состояния, характеризуется величиной менее 0,075 МПа или, если модуль осадки составляет более 50 мм/м, полученной в условиях компрессии при нагрузке 0,25 МПа, что отвечает модулю деформации менее 5,0 МПа. Однако, следует учитывать, что эти требования по величине сдвиговой прочности слабого грунта и модулю осадки сформулированы применительно к дорожным насыпям, высота которых должна быть равна порядка 12,0м при удельном весе грунта насыпи около 20КН/м , т.е. относящихся, скорее, уже к конструкциям индивидуального проектирования. Понятно, что при таких прочностных и деформационных параметрах грунт основания при высоте насыпи менее 12,0м по критериям (1.3) -(1.5) к слабым грунтам уже не может быть отнесен.

Тем не менее, в условиях современного дорожного строительства под слабыми грунтами принимают грунты, удовлетворяющие в природном залегания хотя бы одному из следующих критериев:

- коэффициент пористости: е >1

- консистенция В> 1

- нормальная нагружка: Ян <0,05 Мпа

- сопротивляемость сдвигу: Си < 0,005 МПа.

- индекс (величина) стандартного проникновения N30 < 4 молот/30 см

- сопротивляемость статического проникновения qc < 0,8 МПа;

- сопротивляемость сдвигу Сусл, определяемая крыльчаткой менее 0,75 кгс/см2 (0,075 МПа);

- модуль осадки ер при нагрузке 2,5 кгс/см (0,25 МПа) более 50 мм/м (или модуль деформации при той же нагрузке менее 50 кгс/см ~ 0,5МПа).

При строительстве автомобильных дорог строителям на территории России приходится встречаться со слабыми грунтами, развитых в качестве интразональных четвертичных отложений в первую очередь в Карелии, СевероЗападных районах Европейской части РФ, а также в районах Западной Сибири, где заболоченность территории, в частности, только в Тюменской области достигает 90%. Отложения слабых грунтов могут быть представлены различными разновидностями органических и минеральных грунтов, отложения которых развиты на переходах через поймы рек, лиманы, озера, старицы, береговые приморские территории и т п. условиях.

Изучению инженерно-геологических характкеристик, особенно прочностных и деформационных этих грунтов, применительно, в частности, к целям дорожного строительства были посвящены работы И.Е. Евгенева, В.Д. Казарновского, Л.С. Амаряна, Э.М. Доброва, П.А. Дрозда, М.Н. Кудрявцева, В.Н. Яромко, А.Г. Полуновского, Э.К. Кузахметовой и др.

Слабые грунты Вьетнама обычно представлены молодыми четвертичными отложениями, приуроченными к дельтовым зонам (старой и новой) речных долин двух больших рек Красной и Тхай-бань и их притоков, врезанных в их аллювиальные отложения на равнинах Севера и Юга Вьетнама (рис.1.1). К наиболее распространенным типам слабых аллювиальных отложений относят [27], [29,33], [36-40] илы, связные грунты, торфы, различные болотные грунты, грунты засоленные, распространенные в морских береговых зонах. Как правило эти грунты имеют консистенцию от мягкопластичной до текучей. В геологическом разрезе отложения характеризуются значительной вертикальной неоднородностью, имеют пластовый характер залегания и имеют крайне низкие геотехнические характеристики. В состоянии природного

залегания слабые грунты характеризуются большими значениями коэффициента пористости, который во всех случаях превышает единицу. Природная влажность отличается очень высокими значениями, близкими к границе текучести.

В геотехнической практике Вьетнама при проектировании транспортных объектов используют [8] инженерно-геологическую классификацию торфяных грунтов (Таблица 1.1) и классификацию торфяных грунтов по физико-механческим характеристикам (Таблица 1.2).

Рисунок 1.1. Геологическая карта Вьетнама

Таблица 1.1

Инженерно-геологическая классификация торфяных грунтов

Тип торфа Консистенция Несущая способность

I Устойчивая консистенция 1,0

II Неустойчивая консистенция 0,5 - 0,8

III Текучая < 0,3

Таблица 1.2

Классификация торфяных грунтов по физико-механческим характеристикам

Тип торфа Устойчивость Зольность (%) Коэффициент пористости e Консистенция II tgj Сцепление с (кН/м2)

I Относительная 60-90 3 0,5 0,07 4

II Неустойчивость 15-60 10 5,4 0,05 3

III Сильная неустойчивость 10-15 15 10,3 0,03 1

Применительно к инженерно-геологическим условиям Вьетнама, когда дорожное строительство осуществляется при наличии слабых грунтов, высота дорожных насыпей принимается равной от 4 до 6 м. При этом насыпь высотой 2-3 м часто является предельной и вызывает нарушения прочности оснований. Вместе с тем, на подходах к мостовым переходам появляется необходимость обеспечивать устойчивость насыпей высотой более 9 м, для чего нередко используются новые геотекстильные материалы и армогрунтовые конструкции

[8,11].

1.2. Способы сооружения насыпей на слабых основаниях

В зависимости от мощности отложений слабых грунтов, их плотности-влажности, сдвиговой прочности и деформируемости (модуль деформации) в дорожной практике, как правило, используется один из двух возможных способов строительства и обеспечения стабильности земляного полотна автомобильных дорог.

Способ первый - предварительное удаление слоя слабых грунтов и замена их на привозные стабильные грунты. Этот принцип является наиболее широко используемым, когда мощность отложений слабых грунтов не превышает 4-5 м и когда стоимость стабильных грунтов оказывается приемлемой с технико-экономической точки зрения. Строительство дорожной конструкции при использовании данного способа позволяет, при минимальных сроках строительства, получить достаточно надежную конструкцию земляного полотна и дорожных одежд.

Способ второй - это непосредственное использование слабых грунтов в качестве естественного основания дорожных насыпей. Необходимость его применения диктуется, прежде всего, инженерно-геологическими условиями, при которых мощность отложений слабых грунтов оказывается значительной (более 5 м), и тогда технологически невозможно производить их выемку, а следовательно, и замену на привозные грунты. Однако, в этом случае необходимо решить ряд следующих дополнительных геотехнических проблем:

• определение на стадии инженерно-геологических исследований величины прочностных, деформационных и консолидационных характеристик слабых грунтов;

• выполнение прогноза устойчивости слабого основания и назначение темпов отсыпки насыпи, исключающих опасность развития деформаций выдавливания слабых грунтов из под наспи;

• выполнение прогноза величины конечных осадок насыпи и их развития во времени;

• назначение, при необходимости, конструктивно-технологических мероприятий, ускоряющих процессы консолидации слабых грунтов во времени.

Надо отметить, что в немалой степени широкому использованию слабых грунтов в качестве оснований сооружений способствовали достижения мировой и отечественной науки в области инженерной геологии, грунтоведения и механики грунтов. Существенный вклад в прогресс этих областей знаний внесли К.Терцаги, Н.М.Герсеванов, Б.В. Дерягин, П.А.Ребиндер, Н.Н.Маслов, М.Н.Гольдштейн, В.А. Флорин, Н.А.Цытович, Е.М.Сергеев, С.С.Вялов, Ю.К.Зарецкий. Л. Лемб, А. Бишоп, Р. Пек, А. Скемптон и многие другие.

Разработке теоретических основ и практических методов проектирования и строительства на слабых основаниях, в том числе и транспортных сооружений, посвящены работы известных российских ученых и в первую очередь таких как: К.П.Лундин, И.И.Вихдяев, П.А.Дрозд, А.М.Силкин, Б.И.Далматов, М.Ю. Абелев, Н.Н.Морарескуля, А.С.Строганов, Л.С.Амарян, И.М.Горькова, С.С.Корчунов, Н.Я.Денисов, И.И.Лиштван, Г.В.Сорокина, А. К. Ларионов и другие.

Применительно к задачам современного дорожного строительства в составе этого направления исследований широкий круг вопросов, связанных с устройством переходов через торфяные болота, рассмотрен в работах и Е.Евгеньева, В.Д. Казарновского, Э. М. Доброва, В.Н. Яромко, Э.К. Кузахметовой и др. Из зарубежных ученых, работающих в области разработки

инженерных конструкций и методов расчета оснований на слабых грунтах, можно отметить: L.Casagrande и W.Webег в США, K.Anderson, I. Mac Fariane и R.Redforth в Канаде, A.Moos и F.Jaecklin в Швейцарии, F.Bourges и G.Pilot во Франции, R.Floss и A.Ducker в Германии и многих других специалистов.

К насыпям на слабых основаниях обычно предъявляются [27] следующие требования:

- боковое выдавливание слабого грунта в основании насыпи в период эксплуатации должно быть исключено;

- интенсивная часть осадки основания должна завершиться до устройства покрытия (исключение допускается при применении сборных покрытий в условиях двухстадийного строительства);

- упругие колебания насыпей на торфяных основаниях при движении транспортных средств не должны превышать величины, допустимой для данного типа дорожной одежды.

Данные требования реализуются на практике за счет применения на объектах транспортного строительства тех или иных конструктивно-технологических приемов, из которых к наиболее распространенных относят: устройство песчаных дрен, свай-дрен, прорезей или горизонтальных поверхностных подушек; временной пригрузки; забивных железобетонных свай с гибким ростверком из геотекстиля; вертикальных задавливаемых геотекстильных дренирующих лент; легких насыпей из пенополистерольных плит; грунтобетонных свай (jet grouting), а также выполнение глубинного укрепления слабых грунтов методом механического их смешивания с вяжущими и других.

Вертикальные песчаные дрены устраивают с целью существенного сокращения путей фильтрации и облегчения тем самым удаления поровой воды

из сжимаемого слоя слабого водонасыщенного грунта.

Первое крупное научное обощение опыта вертикального дренирования болотных грунтов для дорожного строительства, как об этом отмечено в [13], было сделано ещё в конце 30-х годов прошлого столетия В.Ф.Бабковым. Позднее этому методу были посвящены и другие публикации в отечественных и зарубежных изданиях [1,2,4, 8-18,20-22].

Эта технология базируется на теоретических предпосылках, вытекающих из теории фильтрационной консолидации К. Терцаги [7].

Вертикальные дрены сооружают в виде в виде скважин, заполненных песком или иным фильтрующим материалом. Вертикальное дренирование целесообразно сочетать с методом временной пригрузки, т.е. с некоторым временным увеличением проектной высоты отсыпаемой на слабый грунт насыпи для увеличения усилий отжатия из слабого грунта поровой воды и ускорения тем самым его консолидации.

Аналогичный вид имеют песчаные сваи, которые от песчаных дрен отличаются более тесным расположением и сокращенным шагом и применение которых обеспечивает повышенную устойчивость и локализует упругие колебания слабого грунта. Песчаные сваи устраивают из песков, пригодных для отсыпки насыпи без дополнительных ограничений. В случае если песчаные сваи предполагается использовать и как дрены, требования к материалу для их заполнения такие же, как и при устройстве вертикальных дрен. Осушающий и уплотняющий эффект дрен и свай повышается при введении в состав заполнения негашёной извести.

Вертикальные дрены и песчаные сваи располагают по треугольной, шахматной или квадратной сетке с шагом в случае ленточных дрен 1-2 м, песчаных дрен 2-4 м, а свай 1-2 м. Для заполнения вертикальных песчаных дрен

применяют песок с коэффициентом фильтрации согласно проекту или гравийно-песчаную смесь с размером частиц до 60 мм. Нижнюю часть насыпи (рабочую платформу) отсыпают из дренирующего грунта с коэффициентом фильтрации более 3 м/сут.

Диаметр вертикальных песчаных дрен и песчаных свай в зависимости от оборудования и длины может быть в пределах 300-1200 мм. Минимальное поперечное сечение ленточных дрен 4*100 мм.

Другой разновидностью технологии вертикального дренирования слабых оснований являются дренажные песчаные прорези, которые устраивают на слабых основаниях, в том числе и на болотах 1-го типа, глубиной до 4 м для ускорения осадки насыпей, повышения устойчивости основания и снижения упругих колебаний от временной транспортной нагрузки.

Изучению условий влияния вертикальных дрен и прорезей на консолидацию торфяных оснований и прогнозу их осадок под весом насыпей посвящены работы работы А.М.Рустейка, М.Ю.Абелева, А.С.Марченко, И.Е.Евгеньева, Э.М.Доброва и др. Так, А.М.Рустейка применил для прогноза консолидации слабых оснований метод конечных разностей, М.Ю.Абелев учел при расчете вертикальных дрен фактор структурной прочности слабых грунтов, А.С.Марченко получил решения для висячих (неполностью погруженных) песчаных дрен, И.Е.Евгеньев разработал конструкцию и методику расчета дренажных прорезей и учета влияния дрен на величину конечной осадки, Э.М. Добров дал методику прогноза консолидации и определения расстояний между дренажными прорезями с учетом начального градиента фильтрации. К этим решениям можно добавить и многочисленные другие [1,8-11] аналитические методы расчета дрен с учетом различных факторов природных и конструктивных факторов.

Дренажные прорези рекомендуется устраивать экскаватором, оборудованным в летнее время драглайном, а в зимнее время при глубине промерзания до 0,3 м - обратной лопатой или многоковшовым экскаватором. Экскаватор, работая на первой захватке, отрывает прорези на проектную глубину. В это время на второй захватке бульдозер заполняет отрытые траншеи песком из заранее подготовленного вала, а на первую захватку подвозят песок. Разработка прорезей одноковшовым экскаватором ведётся захватками по 8-10 м летом и 5-6 м зимой с одной стоянки. На другую стоянку экскаватор переходит под углом 45-60° к оси дороги. Торф или другие слабые грунты размещают и разравнивают бульдозером с уширенным отвалом с открылками.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Нгуен Ньы Бао, 2018 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абелев М.Ю. "Слабые водонасыщешые глинистые грунты как основания сооружений", М., Стройиздат, 1973, с.288.

2. Амарян Л.С. "Прочность и деформируемоеть торфяных грунтов", М., "Недра", 1969, с.193.

3. Амарян Л.С. "Полевые приборы для определения прочности и плотности слабых грунтов", М., "Недра", 1966, с.64.

4. Антоновский Д.М. Учет свойств слабого основания усиленного песчаными сваями, при подборе армирующего геосинтетического материала в качестве гибкого ростверка // Красная линия. Дороги. - 2012. - Вып. 66/2012. с. 50-51.

5. Безрук В.М. Теоретические основы укрепления грунтов цементами. М.:

Автостройиздат, 1956. 241с.

6. Бройд И.И. Струйная технология строительства подземных сооружений.

7. Добров Э.М., Механика грунтов. М. УИЦ «Академия», 2-изд.,2013-256

с.

8. Добров Э.М., Чан Куок Дат, Ле Суан Тхо. Грунтовые сваи -эффективный метод в усилении слабых оснований // Вьетнамский мостовой и дорожный Жур-л, Научно-технические сообщество по мостам и дорогам, Ханой, Вьетнам, 2010, № 7. с.50-54.

9. Добров Э.М., Чан Куок Дат, Ле Суан Тхо. Оценка эффективности усиления слабых оснований дорожных насыпей грунтовыми сваями. Жур-л «Транспортное строительство» М. 2010, № 7. с.25-27

10. Добров Э.М, До Кхань Хунг Влияние геосинтетической оболочки на эффективность усиления слабых оснований грунтовыми сваями. «Транспортное строительство» №7, 2014 с. 15-17.

11. Добров Э.М., До Кхань Хунг. Геосинтетическая оболочка- фактор повышения эффективности грунтовых свай. «Наука и техника в дорожной отрасли», №3, 2014, с. 31-32.

12 Дрозд П.А. "Сельскохозяйственные дороги на болотах", Минск, "Урожай", 1966г, с.168.

13. Евгеньев И.Е., Казарновский В.Д. "Земляное полотно автомобильных дорог на слабых грунтах", М., Транспорт, 1976, с.272.

14. Евгеньев И.Е. "Строительство автомобильных дорог через болота", М., Транспорт, 1968, с.220.

15. Евгеньев И.Е. "Земляное полотно с вертикальными дренами на болотах", М., Транспорт, 1964, с.76.

16. Казарновский В.Д. Основа обеспечения прочности и устойчивости дорожных конструкций. - М.: Техполиграфцентр, 2009. 98с.

17. Казарновский В. Д. Оценка устойчивости насыпей на слабых грунтах // Автомобильные дороги. - 1966. № 1. - С.15-17.

18. Казарновский В.Д., Полуновский А.Г. и др. Синтетические текстильные материалы в транспортном строительстве. - М.: Транспорт, 1984. -159с.

19. Клейн Г. К. Строительная механика сыпучих тел. Госстройиздат М.. 1950. 252с.

20. Кузахметова Э.К. Исследование методов оценки деформационных свойств торфяных грунтов при прогнозе осадки насыпей автомобильных дорог

на болотах. Канд. дисс. Союздорнии. М.1972, 178с.

21. Ладнер И. С., Антоновский Д.М. Особенности технологии возведения песчаных свай // Красная линия. Дороги. - 2010. - Вып. 47/2010. - с. 70-71.

22. Луцкий С.Я., Долгов Д.В.,. Юдов Ю.Н Опыт применения интенсивной технологии строительства земляных сооружений / // Транспортное строительство. — 2005. — N9 5.

23. "Методические рекомендации по расчету и технолгии сооружения вертикальных песчаных дрен и песчаных свай при строительстве земляного полотна на слабых грунтах", М., 1974г., стр.57 (Союздорнии).

24. Мохаммед А. С. "Повышение несущей способность слабых оснований при реконструкции автомобильных дорог", на "Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук", Москва - 2002г.

25. Морарескул Н.Н. "Методы устройства оснований и фундаментов в торфяных грунтах", Л., 1973г, с.40 (Ленинградский дом научн.-техн. пропаганды).

26. Полуновский А.Г. "Обоснование и исследование конструкции земляного полотна автомобильных дорог на участках залегания иольдиевых глин", канд. дис. Москва - 1972г.

27. Пособие по проектированию земляного полотна автомобильных дорог на слабых грунтах. Издание официальное. Минтранс России, ФДА, М. 2004

28. Проектирование, строительство, эксплуатация автомобильных дорог и аэродромов / Труды Союздорнии. — М.: 2005.

29. Инженерно-геологические изыскания для строительства, СП 11-10597, ч. 1.

30. СТО НОСТРОЙ_2.25.27-11

31. Справочное пособие по сопротивлению материаов.(Рудицын М.Н., Артемов П.Я.,Любошиц М.И.), Госиздат, М.1958, 509с.

32. Тер-Мартиросян З.Г. Исследование уплотнения глинистых грунтов с учетом ползучести скелета и сжимаемости поровой жидкости. М. Изд-е МИСИ, 1965,24с.

33. Ле Суан Тхо. Обеспечение стабильности слабых основании дорожных насыпей с помощью грунтоцементных сваи. Автореф. канд. дис. М. 2010.21 с.

34. Фадеев А.Б. "Метод конечных элементов в геомеханике", Москва «Недра» 1987.

35. Эстакады на автомобильных дорогах, сооружаемых в заболоченных районах. Техническая информация, Москва, 1970г, стр.48.

36. Bergado D.T., Chai J.C., Alfaro M.C., Balasubramanian A.S., 1994. Nhung biem phap ki thuat mai cai tao dat yeu trong xay dung. Nxb Giao due, Ha Noi. [2],

37. Nen duong dap tren dat yeu trongdieu kien Viet Nam. ст. [2],

38. Проф. Дтн. Bui Anh Binh. "Ca hoc dat", Ha noi, 2004.

39. Nien giam thong ke nam 2006, стр.96.

40. Pierre Lareal, Nguyen Thanh Long, Nguyen Quang Chieu, Vu Buc Luc, Le Ba Luang "Nen duong tren dat yeu trong dieu kien Viet Nam", Ha noi, 2001.

41. Angelo L. Garassino. Design Procedures for Jet-Grouting // Seminar on jet grouting. Singapore, 1997.

42. Cesare Melegari. Introduction to the Jet-Grouting Methods // Seminar on jet grouting. Singapore, 1997.

43. I.M. Smith and D.V. Griffiths. "Programming the finite element method",

Second edition. University of Manchester, U. K, 1988.

44. Ле Ба Кхань, диссертация на соискание звания К.Т.Н, руководитель-Добров Э.М.

45. СТО НОСТРОЙ 2.5.135-2013 Укрепление слабых грунтов органического происхождения методом глубинного смешивания. Правила, контроль выполнения и требования к результатам работ.

46. Справочная энциклопедия дорожника. Том 1. Строительство и реконструкция автомобильных дорог. Васильев А.П. (ред.) и др. 2005. 1519 страниц.