Определение лобового сопротивления забивной сваи на основе решения задачи расширения полости в грунте

• Автор: Гревцев, Александр Алексеевич
• Шифр специальности: 05.23.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1. Обзор исследований по теме диссертации
1.1. Исследования пенетрации сваи и зонда статического 9 зондирования в грунт
1.2. Обзор решений задачи расширения полости
1.3. Выводы по главе 1
2. Решение одномерной задачи расширения полости в грунте в рамках 27 теории пластического течения
2.1. Постановка задачи расширения полости в грунте
2.2. Упруго-пластическое деформирование грунта
2.3. Определяющая система уравнений
2.4. Приведение системы уравнений к численно-интегрируемому 37 виду
2.4.1. Дренированное нагружение
2.4.2. Недренированное нагружение
2.5. Граничные условия
2.6. Решение задачи расширения полости на примере модели «Кем- 44 Клей»
2.6.1. Модифицированная модель «Кем-Клей»
2.6.2. Граничные условия и производные
2.6.3. Исходные данные и результаты расчета
2.7. Метод определения предельного давления по кривой давление- 53 перемещение
2.8. Выводы по главе 2
3. Предельное давление расширения полости
3.1. Предельное давление расширения полости в модели Мора- 56 Кулона
3.2. Формула предельного давления расширения полости
3.3. Учет переменного характера дилатансии
3.3.1. Зависимости дилатансии от плотности грунта
3.3.2. Сравнительный анализ зависимостей Болтона и
Николаевского
3.3.3. Расчет предельного давления с учетом переменной 76 дилатансии грунта
3.4. Учет упрочнения и объемного пластического сжатия грунта
3.4.1. Модель упрочняющегося грунта
3.4.2. Расчет предельного давления с учетом упрочнения и
объемного пластического сжатия грунта
3.5. Выводы по главе 3
4. Расчет лобового сопротивления забивной сваи по механическим
характеристикам грунта
4.1. Расчет лобового сопротивления забивной сваи по данным 92 инженерно-геологических изысканий
4.2. Сопоставление расчетов лобового сопротивления забивной сваи 99 с действующими нормами
4.3. Выводы по главе 4
Основные выводы
Список литературы
Приложение 1. Численное решение задачи расширения цилиндрической
и сферической полостей в МаШСАО 14.
Приложение 2. Таблицы к расчету лобового сопротивления забивных
свай по данным инженерно-геологических изысканий
Приложение 3. Таблицы к расчету лобового сопротивления забивных
свай по нормативным характеристикам грунтов

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Повышение эффективности использования фундаментов напрямую связано с усовершенствованием определения несущей способности их оснований. По действующим нормам проектирования свайных фундаментов расчетное сопротивление под нижним концом забивных и погружаемых задавливанием свай (лобовое сопротивление) определяется в зависимости от плотности и гранулометрического состава песчаных и консистенции глинистых грунтов, а также глубины заложения конца сваи (таблица 1, СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты»). Однако данный подход имеет существенные недостатки.
Как хорошо известно, прочностные и деформационные характеристики глин, определяющие лобовое сопротивление забивной сваи, могут существенно различаться для различных грунтов с одинаковым показателем текучести. Так, при погружении сваи в супесь и глину, а также при погружении в глины с разными коэффициентами пористости лобовое сопротивление сваи будет различным, в то время как действующие правила проектирования предполагают одинаковые значения при одном и том же показателе текучести.
При погружении сваи в песчаные грунты существенное влияние оказывает плотность песка: чем выше плотность, тем выше лобовое сопротивление сваи. Связь плотности и лобового сопротивления не имеет выраженной дискретности, поэтому использование для определения лобового сопротивления двух количественно не определенных градаций плотности (средняя и высокая плотность) является грубым приближением при проектировании.
Глубина погружения нижнего конца сваи в действующих нормах является одной из характеристик при определении лобового сопротивления забивной сваи, но, как известно, напряженное состояние в различных грунтах на одинаковых глубинах может существенно отличаться вследствие различного удельного веса, гидрогеологических условий и коэффициента бокового давления.

В силу принципа автомодельности вектор состояния в каждой точке грунта не зависит от начального радиуса полости и определятся только давлением полости, т. к. расширение каждой из рассматриваемых полостей в безразмерных координатах, нормированных по начальному радиусу, эквивалентно расширению полости единичного радиуса: в первом случае под давлением аг, во втором -<тг + с/ сг г.
Таким образом, приращение вектора состояния определяется только
приращением радиального напряжения йаг. Это означает, что смещение по радиусу к центру полости от границы пластической зоны на величину с1г эквивалентно приращению вектора состояния {й^}. Следовательно, любое уравнение, связывающее приращения компонент вектора состояния при приращении нагрузки, вида
где а,-(г) - произвольные функции, может быть заменено уравнением
а(г)^Ш = о (2.19)

Таким образом, можно записать определяющую систему
дифференциальных уравнений, которая описывает НДС грунта в упругопластической области вокруг полости.
(2.18)
аг-ив+——-ст'г+( - £>)и/ = 0 ;

(2.20)
Оу'-у(£'г+т£'0) ;
8а„е'г-8<тге'в = Р'