Напряженно-деформированное состояние системы "основание - сооружение" при неодномерном промерзании грунтов

• Автор: Парамонов, Максим Владимирович
• Шифр специальности: 05.23.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 130 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Морозное пучение грунтов при неодномерном промерзании
1Л. Влияние морозного пучения на состояние зданий и сооружений
1.2. Существующие методы расчетной оценки деформаций морозного пучения
1.3. Особенности морозного пучения при одномерном и неодномерном промерзании грунтов
1.4. Выводы и направление исследований
Глава 2. Лабораторные исследования анизотропии деформаций морозного пучения пылевато-глинистых грунтов
2.1. Методика исследований
2.2. Влияние различных факторов на значения коэффициента анизотропии морозного пучения при неодномерном промерзании
2.3. Обработка результатов испытаний и получение аналитических зависимостей
2.4.Выводы по главе
Глава 3. Численное моделирование деформаций образцов грунтов при неодномерном промерзании
3.1. Принципы работы программного модуля Тепш^гоипс!
3.2. Сопоставление лабораторных наблюдений по промерзанию грунта с результатами численных расчетов
3.3. Сопоставление экспериментальных и расчетных данных деформаций пучения лабораторных образцов
3.4. Выводы по главе
Глава 4. Сопоставление натурных и расчетных данных на примере крупномасштабного реального объекта
4.1. Общие сведения об объекте исследований
4.2. Решение температурно-влажностной задачи с помощью программного модуля « Тегто§гоипс1»
4.3. Решение задачи НДС без учета и с учетом анизотропии морозного пучения грунтов
4.4. Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Сезонное промерзание и оттаивание грунтов имеет место практически на всей территории Российской Федерации. При этом повреждения зданий и сооружений вследствие действия сил и деформаций морозного пучения достаточно многочисленны.
Особую группу объектов, возводимых в последние десятилетия, составляют глубокие котлованы. Ввиду длительности строительства котлованных сооружений, составляющих иногда не менее нескольких лет, крепления котлованов и грунт с тыльной стороны выработок подвергаются замерзанию и сопровождающему его морозному пучению. Учет таких сил и деформаций требует изучения их проявления при неодномерном промерзании. Это заставляет рассматривать эволюцию температурных полей в 2-х — 3-х мерной постановке.
Заметим, что, строго говоря, любое присутствие зданий и сооружений, ввиду разницы в теплопроводности материалов конструкций и грунтов, наличия подвалов и приямков и т.п., всегда ведет к неоднородности распределения температурных полей. При этом, вследствие сложности геометрии рассматриваемых областей, разнородности материалов и грунтов, решение температурных задач возможно только численными методами.
Принято считать, что деформации морозного пучения развиваются перпендикулярно фронту промерзания. Вместе с тем, при строго одномерном промерзании различные исследователи отмечают развитие горизонтальных напряжений в грунте, что свидетельствует о наличии потенциальных деформаций, перпендикулярных фронту. Такое явление получило название «анизотропии морозного пучения». В случае присутствия нескольких фронтов промерзания следует ожидать проявления деформаций пучения соответствующих направлений и сопутствующих им деформаций, обусловленных анизотропией. Очевидно, проявление этих деформаций будет

Рисунок 1.3.12. Графики изменения усилий в распорке в ходе промерзания при различных коэффициентах анизотропии Ч
Проблема деформации конструкций при воздействии морозного пучения решается специалистами не только в геотехнической сфере, но также и в других, например, в таких как гидротехника в портовой инфраструктуре. Гуткин Ю.М. рассматривал проблему оценки воздействия сил морозного пучения на шпунтовое ограждение сухого дока [15]. Как указывает автор, эта проблема скорее известна, чем изучена, и в нормативной литературе рассмотрена поверхностно, без конкретных рекомендаций.
Гуткин Ю.М. предложил метод статического расчета шпунтового ограждения на действие сил морозного пучения, основываясь на предположении, что между горизонтальными деформациями наружной вертикальной поверхности массива грунта и величинами нормальных сил морозного пучения существует линейная связь.
Существенным недостатком этого метода является исключительно механический подход решения задачи без учета температурных характеристик грунта. Линейная зависимость является приближением к реальным данным, поэтому в результатах может быть большая расходимость. В связи с этим, наиболее эффективным способом решения подобных задач является числен-