Оценка несущей способности нескальных оснований массивных гидротехнических сооружений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.02, кандидат наук Фам Нгок Тхинь

• Фам Нгок Тхинь
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Фам Нгок Тхинь

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Расчетные методы оценки несущей способности нескальных оснований

1.1. Краткий обзор наиболее распространенных методов оценки несущей способности нескальных оснований

1.1.1 Методы оценки несущей способности, основанные на применении поверхностей обрушения, составленных из плоскостей

1.1.2 Методы оценки несущей способности, основанные на применении кругло-цилиндрических поверхностей обрушения

1.1.3 Методы оценки несущей способности, основанные на использовании теории линейно-деформируемого полупространства

1.1.4 Оценка несущей способности на основе «теории предельного равновесия»

1.2. Обзор и анализ концепций коэффициента запаса устойчивости

1.3. Анализ наиболее распространенных методов оценки несущей способности

нескальных оснований

Выводы по главе

Глава 2. Расчетный метод для проведения исследования

2.1. Расчетные предпосылки метода

2.2. Учет граничных условий при оценке несущей способности нескальных оснований

2.3. Оценка запаса несущей способности нескальных оснований гидротехнических сооружений

2.4. Применение вариационного принципа к решению задачи

Выводы по главе

Глава 3. Исследование влияния различных факторов на оценку устойчивости нескальных оснований

3.1. Влияние эксцентриситета при определении предельного значения вертикальной нагрузки

3.2. Определение заглубления фундамента и пригрузки, исключающих выпор грунта основания

3.3. Влияние формы поверхности выпора на несущую способность нескального основания

3.4. Зависимость оценки несущей способности нескальных оснований от разбивки тела обрушения на участки

3.5. Влияние ширины подошвы сооружения на оценку несущей способности нескальных оснований

3.6. Влияние удельного веса грунта основания на оценку несущей способности

нескальных оснований

Выводы по главе

Глава 4. Применение разработанной методики к оценке несущей способности нескальных оснований гидротехнических сооружений

4.1. Оценка несущей способности оснований при действии на сооружение вертикальных и горизонтальных сил

4.2. Влияние фильтрации воды на оценку несущей способности нескальных оснований

4.3. Влияние сейсма на оценку несущей способности нескальных оснований гидротехнических сооружений

4.4. Оценка несущей способности оснований по схеме глубинного сдвига

4.5. Оценка несущей способности оснований по схеме смешанного сдвига

4.6. Оценка несущей способности оснований по схеме глубинного сдвига

Выводы по главе

Заключение

Список литературы

Приложение А. Справка о внедрении результатов диссертационной работы в учебный процесс

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оценка несущей способности нескальных оснований массивных гидротехнических сооружений»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Задача обеспечения несущей способности нескального основания, воспринимающего давление от массивного сооружения, весьма часто встречается в инженерной практике промышленно-гражданского, транспортного и гидротехнического строительства. Несущая способность связана с устойчивостью грунтового массива основания и с прочностью его контакта с подошвой сооружения. Если сила, сдвигающая сооружение, меньше силы предельного сопротивления, возникающего по его подошве, то потеря устойчивости может произойти с захватом грунта основания и выпором его за пределами подошвы сооружения (так называемый глубинный сдвиг).

Под устойчивостью грунтовых массивов обычно понимают их способность в течение длительного времени противостоять сдвигающим усилиям, сохраняя свою форму. Устойчивое положение грунтовых массивов определяется соответствующим напряжённо-деформированным состоянием, формируемым силовыми воздействиями. При неблагоприятном сочетании разнообразных факторов грунтовый массив может перейти в неравновесное состояние и потерять устойчивость [56].

Особую значимость эта задача приобретает в гидротехническом строительстве при проектировании напорных сооружений [20].

Несущая способность грунтового основания при широко распространенной постановке задачи определяется критической силой, передаваемой на основание через подошву сооружения, которой соответствует состояние предельного равновесия. Предполагается, что изменяется до критического значения только модуль силы, не меняющей направление. Для оценки устойчивости основания используется схема предельного равновесия с критерием прочности грунта Кулона-Мора.

Такое определение несущей способности основания малопригодно для гидротехнического строительства, поскольку основные нагрузки на гидротехнические сооружения не могут значительно изменяться, а давление воды, определяе-

мое удельным весом, вовсе не имеет вариаций. Изменчивость нагрузки от давления воды определяется исключительно положением уровня воды.

Для оценки устойчивости грунтовых массивов естественных склонов применяются методы трех классов [40]: историко - географические, сравнительные (или методы аналогий) и расчетные - аналитические или графические. Расчетные методы позволяют дать количественную оценку степени устойчивости грунтового массива, которую необходимо знать не только для решения вопроса о надежности грунтового массива, но также и для сравнительной оценки вариантов рассматриваемого сооружения, чтобы выявить экономически оптимальный вариант.

В работе рассмотрены вопросы устойчивости исключительно нескальных грунтовых массивов оснований, сложенных осадочными породами, образовавшимися в результате разрушения и осаждения горных пород. Грунт рассматривается как сплошная многокомпонентная среда, находящаяся в стабилизированном состоянии, прочность которой подчиняется известному закону Кулона-Мора.

Надо отметить, что при оценке устойчивости расчетными методами мы рассматриваем не сам естественный грунтовый массив, а его расчётную модель, которая упрощенно отражает лишь наиболее важные для оценки устойчивости свойства натурного объекта. Эта модель, помимо геометрических размеров, должна содержать сведения о его геологическом строении, гидрогеологическом состоянии, механических свойствах грунтов.

Нагрузки, передаваемые от сооружения на основание: вес сооружения и грунтового массива основания, давление воды, сейсмические силы, также определяются приближенно с разной степенью достоверности.

Задача об оценке несущей способности основания часто носит пространственный характер, однако, из-за простоты и погрешности расчета в сторону запаса, решается плоская задача.

Процесс нарушения устойчивости реальных грунтовых массивов весьма сложен. Формирование области пластических деформаций и поверхности сдвигов происходит постепенно и сопровождается существенными деформациями объема

и формы грунтового массива. В то же время, часть грунтового массива, не достигая предела прочности, выделяется в отдельные области (отсеки), ограниченные снизу ярко выраженной поверхностью сдвигов и разделенные между собой поверхностями сдвигов.

Имеются два принципиально разных подхода к решению задачи об устойчивости грунтовых массивов: с учётом деформаций и без учёта деформаций. В связи с вышесказанным, разумеется, более строгим является подход с учетом деформаций грунтового массива.

В последние десятилетия в России интенсивно развиваются перспективные направления оценки работоспособности грунтовых сооружений и оснований, в которых расчетные модели грунта отличаются более полным учетом его физико-механических свойств. Предложен ряд методов, расширяющих область применения теории пластичности и ползучести применительно к грунтам сооружений и оснований. В этой области плодотворно трудились: А.К. Бугров, И.М. Васильев, А.Л. Гольдин, Ю.К. Зарецкий, В.Н. Ломбардо, В.Г. Мельник, Л.Н. Рассказов и др. В их работах, благодаря использованию более сложной модели грунта, достаточно полно отражаются его деформационные свойства. Эти предложения [4, 5, 23, 31, 32, 41, 54, 63 и др.] различаются между собой различной степенью обобщения и обоснованностью, а также пригодностью к практическому использованию при проектировании.

При решении задачи с учетом деформаций приходится использовать большое число параметров, характеризующих прочностные и деформационные свойства грунтов, от которых зависит напряжённо - деформированное состояние грунта. Значения этих параметров определяются экспериментально с весьма значительными погрешностями. Это обстоятельство затрудняет увеличение точности оценки устойчивости грунтового массива за счет увеличения числа расчетных параметров весьма затруднительно. Анализ состояния грунтовых массивов на основе этих математических моделей оказывается более сложным. Поэтому, использование этих методов ограничивается проведением научных исследований при проектировании уникальных сооружений.

Геометрическая конфигурация грунтового массива, граничные условия и другие факторы, влияющие на устойчивость, во многих случаях, имеющих практический интерес, настолько сложны, что не позволяют определить напряженно-деформированное состояние грунтового массива в аналитической форме. Поэтому задача решается численно.

В рамках второго подхода условие совместности деформаций заменяется условием достижения предельного равновесия силовых воздействий на грунтовый массив, которое предшествует потере устойчивости. Такое предельное состояние характеризуется достижением грунтом в какой-либо области массива предельного сопротивления сдвигу, то есть достижением в этой области предельных значений касательного напряжения

^ = / о + с, (1)

где / = Х^у, с - параметры механической прочности грунта, о - нормальное напряжение на площадках сдвигов в точках грунтового массива.

Поскольку термин «предельное состояние» в различных публикациях трактуется по-разному, приведем трактовку этого понятия. В наших исследованиях различаются «предельное напряженно-деформированное состояние» и «состояние предельного равновесия». Предельное напряженно-деформированное состояние характеризуется достижением касательными напряжениями предельных по Кулону (0.1) значений в каждой точке рассматриваемого грунтового массива, а в состоянии предельного равновесия касательные напряжения достигают своих предельных значений лишь на границах отдельных блоков грунтового массива.

Эти две схемы предельного состояния используются применительно к рассматриваемой задаче. В соответствии с этими схемами разработаны две группы методов оценки устойчивости грунтового массива (несущей способности).

В одной схеме методов предельного состояния предполагается, что во всех точках потенциально неустойчивой части грунтового массива одновременно возникает предельное напряженно - деформированное состояние, подчиняющееся закону Кулона - Мора (1).

Исследования предельного напряженно - деформированного состояния первые проводились Ф. Котлером (1903), Г. Рейснером (1925), Т. Карманом (1927), А. Како (1934), В.И. Новоторцевым (1938). Создание современной теории предельного напряженного состояния грунта и разработка на ее основе общего метода оценки устойчивости осуществлено с 1939 по 1960 г. фундаментальными трудами В.В. Соколовского [65]. Графический метод решения плоской задачи был разработан С.С. Голушкевичем [30], а решение осесимметричной задачи было получено В.Г. Березанцевым [2]. Дальнейшее развитие методов первой группы получило в работах М.В. Малышева, В.С. Христофорова, Ю.И. Соловьева, А.С. Строганова, Г. Мейергофа, Ж. Биареза, Королев К.В. и др.

Многие ученые (П.Д. Евдокимов, М.И. Горбунов - Посадов, П.Л. Иванов [42, 43] и др.) отмечали, что состояние предельного равновесия во всех точках грунтового массива почти никогда не может реализоваться. Поэтому решения, получаемые на основе этой схемы, необходимо исследовать дополнительно.

Недостатком методов этой группы, наряду с условностью расчётной предпосылки, является сложность и громоздкость получаемых расчётных зависимостей. Это усложняет разработку приемлемых практических способов расчета, которые позволяли бы учитывать фильтрационные силы, неоднородность строения грунтового массива, его сложные очертания, действие сейсмических сил и другие факторы, осложняющие расчет, обычно встречающиеся в практике.

В методах другой схемы предельного состояния (предельного равновесия) предполагается, что предельное сопротивление сдвигу грунтом достигается лишь на поверхности сдвигов, отделяющей тело обрушения от остальной, устойчивой части грунтового массива, или на пограничных поверхностях сдвигов.

При оценке устойчивости методами второй группы в условиях плоской задачи используют три уравнения предельного равновесия. Поскольку задача в такой постановке является статически неопределимой, для ее решения необходимо ввести какие-либо дополнительные условия, определяющие неизвестные функции.

Применительно непосредственно к заявленной теме интересную историче-

скую справку представил профессор Х. Христов, FBI, г. Карлсруэ, Германия/ Технический Университет, г. Будапешт, Венгрия [77]. В этой исторической справке отмечается, что в феврале 1889 г. инженер В.И. Курдюмов провел в лаборатории Института инженеров путей сообщения в Санкт - Петербурге первое экспериментальное исследование разрушения грунта под фундаментом с помощью фотографирования призм выпора грунта. Его вторая публичная лекция с результатами этих экспериментов прочтена им в Санкт-Петербурге 11 декабря 1889 г. и опубликована в печати в 1891 г. Профессор Х. Христов установил также, что опубликованными результатами В.И. Курдюмова [49] пользовался К. Терцаги при выводе его формулы несущей способности оснований.

Развитие вычислительной техники позволяет сегодня качественно улучшить оценку устойчивости грунтовых массивов за счет внедрения более совершенных расчетных методов и более строгой постановки задачи. Один из возможных вариантов такого улучшения связан с применением метода [14, 15], в котором законы механики соблюдаются. Следовательно, разработка методики использования метода, в котором соблюдаются все законы механики, является актуальной задачей.

Степень разработанности темы исследования. В настоящее время результаты исследований ученых обобщены и представлены в СП 23.13330.2011 Основания гидротехнических сооружений, актуализированная редакция СНиП 2.02.02-85. В предложенном в упомянутом СП методе оценки несущей способности нескального основания не соблюдаются граничные условия, что создает погрешность в сторону риска. Кроме того, разбивка призмы выпора на три взаимодействующих участка не соответствует минимуму несущей способности и результатам экспериментов, что также приводит к погрешности в сторону риска.

Используемые в проектной практике расчетные методы, изложенные в капитальных трудах В.Г. Березанцева, В.В. Соколовского и др., основываются на гипотезе о достижении грунтом основания предельного напряженного состояния во всем объеме призмы выпора, т.е. в каждой точке призмы выпора, на опреде-

ленных площадках касательные напряжения достигают своих предельных значений. Эта гипотеза, не подтверждающаяся натурными наблюдениями и лабораторными исследованиями, также создает погрешность в сторону риска.

Отмеченные недостатки расчетных методов, применяемых для оценки несущей способности нескальных оснований, стимулируют поиск других подходов к решению рассматриваемой задачи и создание более адекватных методов.

Цель и основные задачи исследования. Цель исследования - разработать методику применения расчетного метода, в котором полностью соблюдаются законы механики, к оценке несущей способности нескальных оснований гидротехнических сооружений. Использовать данный метод для решения ряда задач, направленных на выявление влияния на устойчивость грунтовых массивов оснований гидротехнических сооружений основных факторов:

• граничных условий по напряжениям и ориентации площадок сдвигов в крайних точках профиля поверхности сдвигов и при сопряжении участков тела обрушения;

• формы поверхности обрушения;

• эксцентриситета вертикальной нагрузки;

• удельного веса и параметров прочности грунта основания;

• фильтрационных сил при разных градиентах напора на сооружение

• сейсмических сил.

В задачу исследования также входила разработка алгоритма применения вариационного метода к оценке устойчивости грунтовых массивов оснований.

Научная новизна заключается в следующем.

• Разработана методика оценки несущей способности нескальных оснований, использующая расчетный метод, в котором полностью соблюдаются условия равновесия и граничные условия.

• На основе применения вариационного принципа, установлена форма поверхности выпора, соответствующая минимальной несущей способности основания.

• Сформулирован критерий запаса несущей способности оснований, отражающий специфику работы гидротехнических сооружений.

• Установлены границы форм нарушения несущей способности нескальных снований, выражающиеся через параметры механической прочности грунта, размеры подошвы сооружения и нагрузку на него.

• Разработанная методика оценки несущей способности оснований учитывает специфику гидротехнических сооружений, испытывающих часто действие фильтрационных и сейсмических сил.

Теоретическая и практическая значимость работы заключается в разработке методики оценки несущей способности нескальных оснований, которая позволяет повысить проектную надежность сооружений за счет применения более совершенного расчетного метода, в котором соблюдаются условия равновесия и граничные условия.

Методология и методы исследования. Методология состоит в использовании проверенных практикой научных методов теоретической механики деформируемого твердого тела и теории фильтрации. В методах исследования используются гипотезы, не противоречащие законам механики.

Достоверность и обоснованность результатов исследования основывается на применении более совершенного расчетного метода, в котором соблюдаются все законов механики, а также сопоставлением результатов решения тестовых задач, полученных другими исследователями.

Личный вклад автора состоит в разработке алгоритмов решения дифференциальных и нелинейных алгебраический уравнений, составляющих основу методики оценки несущей способности нескальных оснований.

Апробация работы. Работа докладывалась и положительно оценена на кафедре «Водохозяйственное и гидротехническое строительство» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого и на секции «Основания и грунтовые сооружения» ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, а также на Научных студенческих конференциях с международным участием в рамках Недели науки СПбПУ в 2015 - 2017 годах.

Положения, выносимые на защиту:

• методология оценки несущей способности нескальных оснований, основывающаяся на использовании схемы предельного состояния, при котором касательные напряжения, действующие на поверхности выпора, достигают своих предельных значений (в пределах призмы выпора грунт может находиться в допредельном состоянии);

• методика оценки несущей способности нескальных оснований, учитывающая специфику гидротехнических сооружений в части прикладываемых нагрузок и концепции запаса несущей способности;

• методика оценки запаса несущей способности, основанная на сопоставлении расчетных и критических значений параметров прочности грунтов.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, пять из которых входят в перечень изданий, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы. Текст диссертации, изложенный на 130 страницах (кегль 14 Nimes Word), включает 43 рисунка и две таблицы.

Глава 1 Расчетные методы оценки несущей способности нескальных оснований

1.1Краткий обзор наиболее распространенных методов оценки несущей способности нескальных оснований

В настоящее время наиболее популярными, широко использующимися в инженерной практике, являются расчетные методы, использующие схему предельных состояний с критерием прочности Кулона - Мора, в которых форма поверхности обрушения задается. Распределением нормального напряжения по поверхности обрушения, что особенно важно при неоднородности строения грунтового массива, обычно не интересуются. В этих методах используется схема предельного состояния, предполагающая достижение касательными напряжениями своих предельных значений в каждой точке призмы выпора. Такую схему предельного состояния логично назвать схемой предельного напряженного состояния.

Наряду с этой концепцией предельного состояния используется также схема предельного равновесия, которая предполагает достижение касательными напряжениями предельных значений лишь на поверхности выпора. Внутри призмы выпора предельные значения касательных напряжений могут возникать на отдельных поверхностях или отсутствовать совсем.

Особо следует выделить метод К. Терцаги [71], первоначально разработанный для условий загружения основания вертикальной равномерной нагрузкой при невесомой призме выпора. В результате получена широко известная и даже взятая за основу в современных нормативных документах формула для определения предельной силы, названной несущей способностью нескального основания.

1.1.1 Методы оценки несущей способности, основанные на применении поверхностей обрушения, составленных из плоскостей

Первыми экспериментальными исследованиями В. И. Курдюмова, проведенными в 1889 году в лаборатории института инженеров путей сообщения в Санкт-Петербурге [49], было установлено, что разрушение основания жесткого штампа, загруженного вертикальной нагрузкой, сопровождается выпором грунта за пределами подошвы штампа и что призма выпора ограничена снизу криволинейной поверхностью. Несмотря на это, в первых методах оценки несущей способности нескальных оснований для упрощения расчетов поверхность выпора представлялась двумя пересекающимися плоскостями. Поскольку эти методы расчета до сих пор находят применение в проектной практике, представим краткий обзор и анализ этих методов.

Схема поверхности выпора, образованной двумя плоскостями, линия пересечения которых располагается в вертикальной плоскости, проходящей через край фундамента, была предложена С. И. Белзецким [1] для определения предельного вертикального равномерно распределенного давления (рисунок 1.1). Одна плоскость, проходящая через левый край фундамента, наклонена к горизонтальной

л у

поверхности грунтового массива на угол — + —, а другая составляет с горизонтальной поверхностью угол Л - У. Таким образом, в схеме С. И. Белзецкого принята комбинация активного и пассивного давления, действующего на вертикальную гладкую подпорную стенку высотой

Кт =

'л у — + —

V 4 2 у

где В - ширина фундамента.

Интенсивность предельной нагрузки р, полученная из условия достижения предельного равновесия, выражена зависимостью:

Р =

л т

— + —

4 2

+1V В-2 /гр

tg

л т

— + —

42

-1

tg

'л т

42

(1.1)

V гр - объемный вес грунта; д - интенсивность пригрузки на поверхности грунто-

вого массива за пределами фундамента (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Схема к оценке устойчивости основания по методу С. И. Белзецко-

го

Очевидно, метод С. И. Белзецкого использует схему предельного равновесия.

Этот же принцип отыскания минимума предельной нагрузки использовал Н. М. Герсеванов [25], распространив его на условия действия наклонной нагрузки.

Им задача ставилась следующим образом: при заданной ширине сооружения В, известной вертикальной равномерной нагрузке под фундаментом р и приг-рузке д на поверхности грунта за пределами фундамента, для несвязного весомого грунта, определить значение сдвигающей силы О, вызывающей состояние предельного равновесия (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Схема к оценке устойчивости основания по методу Н. М. Герсева-

нова

Н. М. Герсеванов сделал упрощающее допущение, идущее в запас прочности, об отсутствии трения в вертикальной плоскости, сопрягающей призмы активного и пассивного давления [25].

Для удобства изложения им введены следующие обозначения:

^5 = 2, = / , tg:

7 Ф — + —

4 2

= £„, tgS =

рВ

Уравнение равновесия (сумма проекций всех сил на горизонтальную ось) дает выражение для О в виде:

& =

В лх23 + л222 + лъ2 + Л4

2

1 + /2

(1.2)

где

Л = ^/ %рВ; Л2 = 2/д^р + ГгрВр -1); Л3 = 2{д^ - р)+ Ггр/В; Л4 = 2/р

Значение 2, при котором О будет иметь минимум, определяется из условия = 0, приводящего к уравнению 23 + иг2 + гг + с = 0,

-2

3 Л + Л^ / Л^ Л? Лл /

где и = —1-—; V = ——; с = 3 4

2 А/

А/

2 А/

В дальнейшем появились предложения, обобщающие метод Н. М. Герсева-

нова, учитывающие силы трения в вертикальной плоскости между призмами активного и пассивного давления. На рисунке 1.3 в графической форме представлены результаты расчетов по методу Н. М. Герсеванова для фундамента шириной В = 6 м, расположенного на поверхности грунта с характеристиками: ^ = 1 т/м3

и ф = 25°. Кривая а построена без учета трения в вертикальной плоскости раздела призм, кривая б - с учетом предельного трения, т. е. сила взаимодействия между призмами отклонена от горизонтали на угол <р = 25°. Эти кривые выражают зависимость предельной сдвигающей силы Qx от интенсивности нагрузки р без учета трения на границе призм активного и пассивного давления и с учетом трения.

Рисунок 1.3 - Графическое изображение результатов оценки несущей способности основания по методу Н. М. Герсеванова: а - без учета трения на границе призм активного и пассивного давления, б - с учетом трения

Из сопоставления кривых видно, что введение трения существенно увеличивает предельные нагрузки: например, наибольшая вертикальная предельная нагрузка при отсутствии сдвигающей силы между призмами активного и пассивного давления (кривая а) составляет 17 т/м2, при наличии сдвигающей силы (кривая б) - 46 т/м2. Следует отметить, что для того же случая формула С. И. Белзец-кого для вертикальной нагрузки дает:

1 , 462 -1 /7 р = - • 1,° • 6,°2--= 23,8 т/м2.

2 °,637

Для случая неравномерного распределения давления по подошве фундамента Н. М. Герсеванов рекомендовал прием, предусматривающий введение в расчет условно меньшей ширины подошвы фундамента (в0). Эта ширина назначается так, чтобы точка приложения равнодействующей равномерно распределенного предельного давления на фундамент уменьшенной ширины совпал бы с точкой приложения равнодействующей расчетного давления. Таким образом, ширина, вводимая в расчет, определяется зависимостью

В° = 2

^ В Л

--е

к 2 у

где е - эксцентриситет равнодействующей расчетного давления относительно оси фундамента полной ширины.

Метод Н. М. Герсеванова получил дальнейшее развитие в работах И. В. Яропольского [84], предложившего прием для учета сцепления грунта.

1.1.2 Методы оценки несущей способности, основанные на применении кругло-цилиндрических поверхностей обрушения

К числу широко распространенных методов относятся и методы, в которых форма поверхности обрушения принимается кругло-цилиндрической (рисунок 1.4). Эти методы также используют схему предельного равновесия.

Предложение о введении для расчета прочности оснований кругло -цилиндрических поверхностей появилось вследствие того, что анализом случаев разрушения оснований, имевших место в практике гидротехнического строительства, установлено криволинейное очертание этих поверхностей. Криволинейность очертания поверхностей обрушения признавалась также авторами методов, в ко-

торых поверхности обрушения принимались плоскими. Применение кругло-цилиндрических поверхностей получило широкое распространение, несмотря на то, что опыты показывают часто значительные отклонения очертаний действительных поверхностей обрушения от кругло-цилиндрической формы.

Рисунок 1.4 - Схема к оценке устойчивости основания по кругло-цилиндрическим поверхностям обрушения

Положение центра и радиус окружности, объемлющей сдвигаемую область грунта, определяются перебором вариантов, число которых обычно достаточно велико. За наиболее опасную принимают окружность, проведенную через край фундамента, для которой значение коэффициента устойчивости против сдвига является минимальным.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Фам Нгок Тхинь, 2018 год

Список литературы

1. Белзецкий, С.И. Статика сыпучих тел и расчёт подпорных стенок / С.И. Белзец-кий // Статика сооружений. - 1914. -1т. - вып. 1. - С127.

2. Березанцев, В.Г. Расчет прочности оснований сооружений/ В.Г. Березанцев. -М.: Госстройиздат, 1960. - 138 с.

3. Большев, Л.Н. Таблицы математической статистики/ Л.Н. Большев, Н.В. Смирнов. - М.: Наука, 1983. - 416 с.

4. Бугров, А.К. О влиянии траектории нагружения на напряженно-деформированное состояние оснований/ А.К. Бургов//Основании, фундаменты и механика грунтов. - 1980. - №2. - С. 24 - 26.

5. Бугров, А.К. Расчёт несущей способности грунтовых массивов/ А.К. Бургов,

A.А. Зархи // Гидротехническое строительство. - 1979. - №11.

6. Бухарцев, В. Н., Нгуен, Тхай Хоанг. Оценка устойчивости грунтовых массивов/

B. Н. Бухарцев, Нгуен Тхай Хоанг// Инженерно-строительный журнал. - 2012. -№9. - С. 41 - 48.

7. Бухарцев, В.Н., Петриченко, М.Р. Решение задачи о фильтрации в одно-родном прямоугольном грунтовом массиве на основе вариационных принципов/ В. Н. Бухарцев, М.Р. Петриченко//Гидротехническое строительство. - 2012.- №3. - С. 32 -37.

8. Бухарцев, В.Н., Фам, Н.Т. Влияние расчетной схемы на оценку несущей способность нескального основания/ В. Н. Бухарцев, Н.Т.Фам// Гидротехническое строительство. - 2018. - № 5. - С. 36 - 44.

9. Бухарцев, В.Н., Фам, Н.Т. Влияние формы поверхности выпора на несущую способность нескального основания при действии вертикальной нагрузки/ В. Н. Бухарцев, Н.Т. Фам// Приволжский научный журнал.- Нижний Новгород: Изд-во Нижегор. гос. архитектур. строит. ун-та, 2018. - № 1. - С. 87 - 95.

10. Бухарцев, В.Н., Фам, Н.Т. Определение заглубления фундамента для исключения выпора грунта основания под действием вертикальной нагрузки/ В. Н. Бухарцев, Н.Т. Фам// Приволжский научный журнал.- Нижний Новгород: Изд-во Нижегор. гос. архитектур. строит. ун-та, 2018. - № 1. - С. 78 - 86.

11. Бухарцев, В.Н., Фам Н.Т. Оценка несущей способности оснований при действии на сооружение горизонтальных сил/ В. Н. Бухарцев, Н.Т. Фам// Гидротехническое строительство. - 2018. - № 6. - С. 9 - 18.

12. Бухарцев, В.Н. К определению расчетных значений параметров прочности грунтов/ В. Н. Бухарцев // Гидротехническое строительство. - 2006. - №6.

13. Бухарцев В.Н. Общий метод расчета устойчивости грунтовых откосов в рамках плоской задачи/ В. Н. Бухарцев //Гидротехническое строительство. - 1983. -№11. - С. 28 - 32.

14. Бухарцев, В.Н. Оценка устойчивости грунтовых откосов вариационным методом/ В. Н. Бухарцев // Гидротехническое строительство. - 1998. - №11. - С. 44 -47.

15. Бухарцев, В.Н. Оценка устойчивости грунтовых откосов вариационным методом/ В. Н. Бухарцев // Межвузовский сборник научных трудов по гидротехническому и специальному строительству. - М.: МГСУ, 2002.

16. Бухарцев, В.Н., Ву, Мань Хуан. Повышение надежности оценки устойчивости бетонных сооружений на нескальном основании против сдвига с поворотом/ В. Н. Бухарцев, Ву Мань Хуан// Гидротехническое строительство. - 2012. - №11. - С. 41 - 46.

17. Бухарцев, В.Н., Можевитинов, А.Л. О коэффициентах безопасности в расчетах устойчивости сооружений/ В. Н. Бухарцев, А.Л. Можевитинов // Изв. ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. -1977. - 117 т. - С. 14 - 18.

18. Бухарцев, В.Н., Нгуен, Тхай Хоанг. Влияние формы поверхности обрушения на меру запаса устойчивости грунтовых массивов/ В. Н. Бухарцев, Нгуен Тхай Хоанг// Гидротехническое строительство. - 2013. - №7. - С. 17 - 20.

19. Бухарцев, В.Н., Нгуен, Тхай Хоанг. Влияние функции распределения нормальных напряжений по поверхности обрушения на оценку устойчивости грунтового массива/ В. Н. Бухарцев, Нгуен Тхай Хоанг // Гидротехническое строительство. - 2014. - №9. - С. 41 - 48.

20. Бухарцев, В.Н., Нгуен, Тхай Хоанг. Учет граничных условий при оценке устойчивости грунтовых массивов/ В. Н. Бухарцев, Нгуен Тхай Хоанг// Гидротехническое строительство. - 2013. - №1. - С. 36 - 43.

21. Бухарцев, В.Н. Расчетные методы для оценки устойчивости причальных сооружений/ В. Н. Бухарцев // Труды СПбГТУ Строительство. - 2007.- №502 - С. 291.

22. Бухарцев, В.Н., Фам, Нгок Тхинь. Определение предельной вертикальной нагрузки на нескальное основание массивного сооружения/ В. Н. Бухарцев, Фам Нгок Тхинь // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. - 2017. - 283 т. - С. 11 - 18.

23. Васильев, И.М. Расчет пространственной устойчивости деформационно-неоднородных грунтовых плотин/ И.М. Васильев// Гидротехническое строительство. - 1983. - №11.

24. Ву, Мань Хуан. Методика оценки устойчивости гидротехнических сооружений большой жесткости против сдвига эксцентрично приложенной нагрузкой: дис. .. .канд. техн. наук: 05.23.07/ Ву Мань Хуан. - СПб, 2013. - 97 с.

25. Герсеванов, Н.М. Расчет фундаментов гидротехнических сооружений/ Н.М. Герсеванов// Труды ГУГС ВСНХ .- 1923. - 104 с.

26. Гидротехнические сооружения (Справочник проектировщика) / Под ред. В.Н. Недриги. - М.: Стройиздат, 1983. - 543 с.

27. Гидротехнические сооружения / Под ред. М.М. Гришина. -М.: Высшая школа, 1979. - ч.1. - 615 с.

28. Гидротехнические сооружения/ Под ред. Н.П. Розанова. - М.: Стройиздат, 1978. - 648 с.

29. Гиргидов, А.Д. Вариационный метод расчета устойчивости откоса/ А.Д. Гир-гидов // Изв. ВНИИГ им. Б.Е. Беденеева. - 1969. -88 т.

30. Голушкевич, С.С. Статика предельных состояний грунтовых масс/ С.С. Го-лушкевич. - М.: Гостехниздат,1957. - 288 с.

31. Гольдин, А.Л., Прокопович, В.С. Определение несущей способности оснований сооружения с использованием неассоциированного закона течения грунтов/ А.Л. Гольдин, В.С. Прокопович // Изв. ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. - 1980. - 137 т.

32. Гольдин, А.Л., Рассказов, Л.Н. Проектирование грунтовых плотин/ А.Л. Гольдин, Л.Н. Рассказов. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 384 с.

33. Гольдштейн, М.Н. О применении вариационного исчисления к исследованию оснований и откосов/ М.Н. Гольдштейн //Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1969. - №11.

34. Горбунов - Посадов, М.И. Пластические деформации в грунте под жестким фундаментом/ М.И. Горбунов - Посадов// Сб. трудов НИИ оснований и фундаментов. - М.:Машстройиздат, 1949. - №13.

35. Горбунов - Посадов, М.И., Кречмер, В.В. Графики для расчета устойчи-вости фундаментов/ М.И. Горбунов - Посадов, В.В. Кречмер. - М.: Госстройиздат, 1951. - 54 с.

36. Горбунов - Посадов, М.И., Маликова, Т.А. Расчет конструкций на упругом основании/ М.И. Горбунов - Посадов, Т.А. Маликова. - М.: Госстройиздат, 1953.

- 516 с.

37. ГОСТ 20522 - 75. Грунты. Методы статистической обработки результатов определения характеристик. - М.: Изд - во стандартов. - 1975. - 13 с.

38. Евдокимов, П.Д. Устойчивость гидротехнических сооружений и прочность их оснований / П.Д. Евдокимов. - Л.: Энергия, 1966. - 129 с.

39. Евдокимов, П.Д. Экспериментальные исследования несущей способности песчаных оснований / П.Д. Евдокимов// Основания, фундаменты и механика грунтов.

- 1982. - №1.

40. Емельянова, Е. П. Сравнительный метод оценки устойчивости склонов и прогноза оползней/ Е. П. Емельянова. М.: Недра. - 1971. - 54 с.

41. Зарецкий, Ю.К., Ломбардо, В.Н. Статика и динамика грунтовых плотин/ Ю.К. Зарецкий, В.Н. Ломбардо. - М.: Энергоатомизддат. - 1983. - 256 с.

42. Иванов, А.И. Расчет устойчивости откосов плотин насыпей и выемок/ А.И. Иванов // Нижне - Волгопроект. - 1936. - вып. VI. -ОНТИ.

43. Иванов, П.Л. Грунты и основания гидротехнических сооружений. Механика грунтов: учебник для гидротехн. спец. вузов/ П.Л. Иванов. -2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1991. - 447 с.

44. Иоселевич, В.А. О законах деформирования нескальных грунтов/ В.А. Иосе-левич// Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1967. - №4. - С. 3 - 7.

45. Караулов, А.М. Несущая способность оснований осесимметричных фундаментов зданий и сооружений: дис.... д-ра техн. наук: 05.23.02 / Караулов А.М. - СПб, 2008. - 291 с.

46. Королев, К.В. Несущая способность оснований в стабилизированном и неста-билизированном состоянии: дис.... д-ра техн. наук: 05.23.02/ Королев К.В. - Новосибирск, 2014. - 326 с.

47. Королев, К.В. Исследование несущей способности оснований близко расположенных ленточных фундаментов мелкого заложения: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.23.02 / Королев К.В. -Томск: ТГАСУ, 2003. - 25 с.

48. Крей, Г. Теория давления земли и сопротивления грунтов нагрузке/ Г. Крей. -Пер. с нем. - М.-, - Л: Госстройиздат, 1932. - 218 с.

49. Курдюмов, В.И. К вопросу о сопротивления оснований. Фотографический способ исследования процесса разрушения песчаного слоя под влиянием местной нагрузки/ В.И. Курдюмов // Вторая публичная лекция 11 декабря 1889 г. - Санкт-Петербург, 1891.

50. Ломизе, Б.М. Нахождение опасной поверхности скольжения при расчете устойчивости откосов/ Б.М. Ломизе// Гидротехническое строительство. - 1954. -№2. - С. 32 - 36.

51. Малышев, М.В. Прочность грунтов и устойчивость оснований/ М.В. Малышев. -М.: Стройиздат,1980. - 136 с.

52. Маслов, H.H. Основы инженерной геологии и механики грунтов/ H.H. Маслов. -М.: В.Ш., 1982. - 624 с.

53. Маслов, Н.Н. Механика грунтов в практике строительства/ H.H. Маслов. -М.: Стройиздат, 1977. - 320 с.

54. Мельник, В.Г. Применение низкопрочных грунтов для строительства плотин/ В.Г. Мельник // Гидротехническое строительство. - 1985. - №7.

55. Моженитинов, А.Л., Шинтемиров, М. Общий метод расчета устойчивости откосов земляных сооружений/ А.Л. Моженитинов, М. Шинтемиров // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. - 1970. -92т.

56. Нгуен, Тхай Хоанг. Оценка устойчивости грунтовых откосов гидротехнических сооружений с применением вариационного принципа: дис.... канд. техн. наук: 05.23.07/ Нгуен Тхай Хоанг. -СПб. - 2014. - 106с.

57. Новоторцев, В.И. Опыт применения теории пластичности к задачам об определении несущей способности оснований сооружений / В.И. Новоторцев // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. - 1938. -XXII т.

58. Новоторцев, В.И. Уточнение формул для расчета устойчивости оснований сооружений / В.И. Новоторцев // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. -М. - 1938. -24т. - С. 201 - 205.

59. Основания, фундаменты и подземные сооружения. Справочник проектировщика / Под общ. ред. Е.А. Сорочана и Ю.Г. Трофименкова. - М.: Стройиздат, 1985. - 480 с.

60. Польшин, Д.Е. Приближенный графоаналитический способ расчета оснований на устойчивость / Д.Е. Польшин, P.A. Токарь // Труды НИИОСПа. - 1952. - вып. 18.

61. Пузыревский, Н.П. Фундаменты/ Н.П. Пузыревский. - Л.; М.: Госстройиз-дат,1934. - 516 с.

62. Пузыревский, Н.П. Теория напряженности землистых грунтов/ Н.П. Пузырев-ский//Сборник трудов ЛИИПС.- 1929. - вып. XCIX.

63. Рассказов, Л.Н. Напряженно-деформированное состояние плотин из местных материалов с учетом сейсмических воздействий/ Л.Н. Рассказов // Труды ВОД-ГЕО. - 1974. - вып. 44.

64. Снитко, Н.К. Статическое и динамическое давление грунтов и расчет подпорных стенок/ Н.К. Снитко.- Л.: Стройиздат, 1970. - 206 с.

65. Соколовский, В.В. Статика сыпучей среды/ В.В. Соколовский. - М.: Физма-тгиз, 1960. - 121 с.

66. СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01 - 83*.-М.: Стандарт, 2011.

67. СП 23.13330.2011 Основания гидротехнических сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.02-85* (с изм. № 1). - М.: ОАО «ЦПП», 2011.

68. СП 39.13330.2012 Плотины из грунтовых материалов. Актуализированная редакция СНиП 2.06.05 - 84*.-М.: Стандарт, 2012.

69. Стефанишин, Д.В. Расчет устойчивости откосов с применением гипотезы кру-гоцилиндрических поверхностей скольжения/ Д.В. Стефанишин// Гидротехническое строительство. - 1984. - №12.

70. Тейлор, Д.В. Основы механики грунтов/ Д.В. Тейлор; пер. с англ. Г.Л. Гнатюк; ред. пер. с англ. Н.А. Цытович. - М.: Стройиздат, 1960. - 598 с.

71. Терцаги, К. Теория механики грунтов/ К. Терцаги; пер. с нем. И.С. Устевский; ред. пер. с нем. Н.А. Цытович. - М.: Госстройиздат, 1961. - 507 с.

72. Указания по расчету устойчивости земляных откосов. Л.: ВНИИГ, 1971.

73. Фандеев, В.В. Краткий обзор способов расчета устойчивости земляных откосов/ В.В. Фандеев//Научные записи МИИВХ. - 1965. -18 т.

74. Федоров, И.В. О расчете устойчивости откосов и склонов неоднородного сложения/ И.В. Федоров// ВОДГЕО. Тр. лаб. земляных сооружений. - М.: Стройиздат, 1972.

75. Флорин, В.А. К расчету сооружений на слабых грунтах/ В.А. Флорин// Сборник Гидростройпроекта, 1936.

76. Флорин, В.А. Расчеты оснований гидротехнических сооружений/ В.А. Флорин. - М., Стройиздат, 1948.

77. Христов, Х. Реконструкция городов и геотехническое строительство [Электронный ресурс]. - 2003. - №7.- Режим доступа: www.georec.spb.ru/

78. Хуан, Я.Х. Устойчивость земляных откосов/ Я.Х. Хуан.- Пер. с англ.- М.: Стройиздат, 1988. - 238 с.

79. Чугаев, Р.Р. Земляные гидротехнические сооружения/ Р.Р.Чугаев. - Л.: Энергия, 1967. - 460с.

80. Шеляпин, С.П. Несущая способность грунтов в основаниях сооружений/ С.П. Шеляпин //Проект и стандарт. - 1937. - №7.

81. Шинтемиров, М. Развитие общего метода расчета устойчивости откосов земляных сооружений/ М. Шинтемиров// Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. -1972. -99 т.

82. Яковлев, П.И. К определению пассивного давления грунта на подпорные стены/ П.И. Яковлев // Строительная механика и расчет сооружений. - 1968. - №4.

83. Яковлев, П.И. Устойчивость транспортных гидротехнических сооружений / П.И. Яковлев. - М.: Транспорт, 1986. - 191 с.

84. Яропольский, И.В. Основания и фундаменты/ И.В. Яропольский. - М.: Водтрансиздат, 1954. - 456 с.

85. Bishop, A.W. The use of the slip circle in the stability analysis of slopes/ A.W. Bishop// Geotec - nique. - 1955. - Vol. 5. - Pp. 7 - 17.

86. Bishop, A.W., Morgenstern, N.R. Stability coefficients for earth slopes/ A.W. Bishop, N.R. Morgenstern// Geotechnique. - 1960. - Vol. 10. - Pp. 129 - 150.

87. Caquo, A. Methode exsete pour le calcul de la rupture d'un massif pour dlissement cylindrique/ A. Caquo// Geotechnique. - 1955. - Vol. 1.5. - №1.

88. Chen, W.F. and Baladi, G.Y. Soil plasticity/ W.F. Chen, G.Y. Baladi. -Amsterdam.

- 1985. - 231 p.

89. Cheng, Y. M, Lau, C. K. Slope stability analysis and stabilization: new method and insight/ Y. M. Cheng, C. K. Lau//Routledge Publishers. - 2008. - Pp. 241.

90. Coulomb, C. Application des règles des maximis et minimis a quelques

problèmes de statique relatifs a l'architecture/ C. Coulomb// Mem. d. l'Acad., des Sc.-Paris, 1773.

91. Fedorovsky, V.G. Stability of foundations under eccentric and inclined

loads / V.G. Fedorovsky//Proc. 12 th ICSMFE, Rio-de-Janeiro. - 1989. -v.2- Pp. 421 -425.

92. Fellenius, W. Calculation of the stability of earth dams/ W. Fellenius, // Proceeding of the Second Congress on Large Dams. - 1936. - vol. 4. - Pp. 445 - 463.

93. Fredlund, D. G., Krahn, J. Comparison of slope stability methods of analysis/ . D. G. Fredlund, J. Krahn // Canadian Geotechnique Journal. - 1977. - vol. 14. - Pp. 429 -439.

94. Frelich, O. K. General theory of slope/ O. K. Frelich // Geotechnique. - 1955. - vol. 5. - Pp. 37 - 44.

95. Fröhlich, O. K. Druckverteilung im Baugrund/ O. K. Fröhlich//Springer, Wien. -1934.

96. Geoslope, SLOPE/W for Slope Stability Analysis//Geoslope international. - Calgary, Alberta, Canada, 2002.- version 5: User's Guide.

97. Janbu, N. Application of composite slip surface for stability analysis / N. Janbu //Proceedings of the European Conference on Stability of Earth Slopes, Stockholm. -1954. - vol. 3. - Pp. 43 - 49.

98. Janbu, N. Slope stability computation/ N. Janbu // Embankment-Dam Engineering.

- 1973. - Casagtande volume. - Pp. 47 - 86.

99. Ketter, F. Bestimmung des Druckes an gekrümmten Gleitflachen, eine Aufgabe aus der Zehre von Erddruck, Berl.Ber. - 1903. - Pp. 126.

100. Michael, Duncan J., Stephen, G. Wright. Soil Strength and Slope Stability/ Michael, Duncan J., Stephen, G. Wright// John Wiley & Son. - 2005. - Pp. 297.

101. Morgenstern, N. R, Price V. E. The analysis of stability of general slip surface / N. R. Morgenstern, V. E. Price // Geotechnique. - 1965. - vol. 15. - Pp. 70 - 93.

102. Prandtl, L. Uber die Harte plastisher Korper/ L. Prandtl//Gottingen Nachrichten. -1920.

103. Rankine, W. On the stability of loose earth/ W. Rankine. - London: Phil.Trans. -1857. - Pp 125.

104. Spencer E. A Method of analysis of the stability of embankment assuming parallel inter-slice forces/ E. A. Spencer // Geotechnique. - 1967. - vol. 17. - Pp. 11 - 26.

105. Turnbull, W. J, Hvorslev, M.J. Special problems in slope stability/ W. J. Turnbull, M.J. Hvorslev// Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division. - 1967. - vol. 93. - Pp. 499. - 528.

Приложение А. Справка о внедрении результатов диссертационной работы в учебный процесс.

Приложение А. Справка о внедрении результатов диссертационной работы в учебный процесс

МИН06РНАУКИ РОССИИ

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образований «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого» (ФГАОУ ВО «СП6ПУ»)

ИНН 7804040077, ОГРН 1027802505279, ОКПО 02068574 Политехническая ул., 29, Санкт-Петербург, 195251 тел.: »7(812)297 2095,факс: [phone] [e-mail]

Справка

о внедрении результатов диссертационной работы в учебный процесс

Настоящим подтверждается, что результаты диссертационной работы Фам Нгок Тхиня на тему: «Оценка несущей способности нескальных оснований массивных гидротехнических сооружений», выполненной на кафедре «Водохозяйственное и гидротехническое строительство» под руководством доктора технических наук, профессора Бухарцева Владимира Николаевича внедрены в учебный процесс подготовки бакалавров и магистров очной и заочной форм обучения по направлению «Строительство» по профилям «Гидротехническое строительство» и «Инновационные методы проектирования и строительства гидротехнических сооружений».

Результаты диссертационного исследования включены в лекционный материал и в задание на курсовое проектирование дисциплин «Низконапорные комплексные гидроузлы» и «Устойчивость грунтовых массивов». Эти результаты используются также при выполнении выпускных квалификационных работ.

Новизна научной разработки, используемой в учебном процессе, заключается в представленной методике оценки несущей способности нескальных оснований массивных гидротехнических сооружений.

Заведующий кафедрой ВиГС, доцент, к.т.н

И. Того

И. О. директора ИСИ, д.т.н., профессор

В.В. Глухов