Закріплення зсувонебезпечних територій за допомогою цементації ґрунтів за бурозмішувальною технологією - Автореферат

Використовується також поліпшення властивостей ґрунтів з метою штучного збільшення їх міцності. визначити характеристики міцності ґрунтів, закріплених вертикальними ґрунтоцементними елементами, виготовленими за бурозмішувальною технологією, залежно від процента армування; упровадити метод закріплення ґрунтів зсувонебезпечних схилів ґрунтоцементними елементами у практику будівництва та оцінити його економічність порівняно з існуючими способами підтримання зсувонебезпечних схилів у стійкому стані. Лесові та лесовані суглинки, які утворюють зсувонебезпечні схили, що закріплені ґрунтоцементними елементами, а також ґрунтоцемент як матеріал. Уперше за методикою одноплощинного зрушення на зразках різних розмірів визначено параметри міцності ґрунтів, армованих вертикальними ґрунтоцементними елементами, котрі виготовлені за бурозмішувальною технологією, та експериментально доведено, що характеристики міцності таких ґрунтів суттєво збільшуються порівняно з природними залежно від кількості ґрунтоцементу на одиницю обєму зразка.Виконано огляд науково-технічної літератури за напрямами: зсувні процеси та методи боротьби з ними; причини підтоплення схилів і методи боротьби з цим явищем; досвід визначення характеристик міцності ґрунтів; особливості цементації ґрунтів за бурозмішувальною технологією. Останніми роками у практику закріплення (армування) ґрунтів упроваджується цементація за бурозмішувальною технологією, яка дозволяє поліпшувати слабкі глинисті ґрунти навіть текучої консистенції. Другий розділ присвячено теоретичним основам розвязання задач з оцінювання НДС закріплених ґрунтів; висвітленню розрахункового експерименту із визначення характеристик міцності системи “ґрунт - елементи армування” шляхом моделювання процесу одноплощинного зрушення за допомогою програмного комплексу Plaxis, зокрема його версії “Plaxis 3D Foundation”. Вихідні дані при моделюванні системи “ґрунт - елементи армування” за умови пружно-пластичної моделі приймалися для: - ґрунту: ? =18 КН/м3; Е = 5 МПА; с = 11,8 КПА; ? = 6°; ? = 0,35; ? = 0; Цей метод найточніше моделює особливості роботи ґрунту при зсувних процесах і дозволяє визначати кут внутрішнього тертя ? та питоме (довготривале) зчеплення с ґрунту, яке складається зі структурного cst і водно-колоїдного cw зчеплень.Запропоновано для уникнення розвитку зсувних деформацій, а отже, і появи зсувного тиску, виконувати поліпшення властивостей ґрунту, тобто збільшення його механічних характеристик, шляхом цементації за бурозмішувальною технологією. Закріплення ґрунтів повинно використовуватись в якості допоміжного заходу, а іноді й альтернативи найбільш поширеним методам стабілізації та попередження зсувів - спорудженню різних типів утримуючих споруд, таких, як підпірні стінки, контрбанкети тощо. Ґрунтоцементні елементи, влаштовані за бурозмішувальною технологією, разом з незакріпленим ґрунтом утворюють єдиний масив ґрунту з поліпшеними механічними характеристиками, методів оцінювання яких досі не існує. Доведено ефект закріплення лесованих суглинків шляхом їх армування ґрунтоцементом за результатами лабораторних і стендових випробовувань цих ґрунтів на одноплощинне зрушення. Підвищення міцності ґрунту при закріпленні ґрунтоцементними елементами відбувається більшою мірою за рахунок збільшення структурного зчеплення, при цьому водно-колоїдне зчеплення і кут внутрішнього тертя збільшується несуттєво; міцність закріпленого ґрунту, головним чином, залежить від процента армування.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Проведені дослідження дають змогу зробити такі висновки: 1. Запропоновано для уникнення розвитку зсувних деформацій, а отже, і появи зсувного тиску, виконувати поліпшення властивостей ґрунту, тобто збільшення його механічних характеристик, шляхом цементації за бурозмішувальною технологією. Закріплення ґрунтів повинно використовуватись в якості допоміжного заходу, а іноді й альтернативи найбільш поширеним методам стабілізації та попередження зсувів - спорудженню різних типів утримуючих споруд, таких, як підпірні стінки, контрбанкети тощо.

2. Встановлено, що при цементації ґрунтів, в результаті зєднання частинок і агрегатів ґрунту цементом, виникає штучне структурне зчеплення. Ґрунтоцементні елементи, влаштовані за бурозмішувальною технологією, разом з незакріпленим ґрунтом утворюють єдиний масив ґрунту з поліпшеними механічними характеристиками, методів оцінювання яких досі не існує.

3. Визначено, що для оцінювання напружено-деформованого стану армованих основ зсувонебезпечних територій за допомогою програмного комплексу Plaxis необхідно розвязати пружно-пластичну задачу нелінійної механіки ґрунтів. При використанні версії “Plaxis 3D Foundation” у рамках просторової задачі складається дискретна розрахункова схема, в якій означено кожний ґрунтоцементний елемент у просторі ґрунтової основи. Спрощено стійкість схилу з армованого ґрунту можливо оцінити за допомогою версії “Plaxis 8.2” постановкою плоскої задачі з використанням композитної розрахункової схеми, в якій наявність армування враховується середньозваженими характеристиками армованого масиву.

4. Доведено ефект закріплення лесованих суглинків шляхом їх армування ґрунтоцементом за результатами лабораторних і стендових випробовувань цих ґрунтів на одноплощинне зрушення. Підвищення міцності ґрунту при закріпленні ґрунтоцементними елементами відбувається більшою мірою за рахунок збільшення структурного зчеплення, при цьому водно-колоїдне зчеплення і кут внутрішнього тертя збільшується несуттєво; міцність закріпленого ґрунту, головним чином, залежить від процента армування. Порівняння залежностей “навантаження - деформації”, які отримані за даними моделювання й експериментальним шляхом, показало достатній збіг результатів. Це свідчить про правомірність вибору та використання пружно-пластичної моделі ґрунту.

5. Уперше за результатами експериментальних досліджень водонепроникності, проведених експрес-методом визначення повітропроникності як для бетонів, встановлено, що ґрунтоцемент із лесованого суглинку з додаванням 20% портландцементу М400 від ваги сухого ґрунту при В/Ц = 1, виготовлений за бурозмішувальною технологією без додаткового ущільнення і гідрофобних добавок, має клас водонепроникності, що відповідає марці W14 для бетонів. Досягнення таких параметрів для бетону потребує значно вищих витрат. Випробування ґрунтоцементу на розмякливість показали, що він не тільки не розмокає у воді, а й збільшує свою міцність при перебуванні під водою.

6. Результати роботи впроваджені при розробленні низки проектів з освоєння зсувонебезпечних ділянок, на основі чого розроблені “Технічні умови з проектування армованих схилів та укосів з використанням цементації ґрунтів за бурозмішувальною технологією”.

7. Використання технології поліпшення властивостей ґрунтів зсувонебезпечних ділянок шляхом улаштування вертикальних ґрунтоцементних елементів за бурозмішувальною технологією порівняно з застосуванням буронабивних паль як утримуючих споруд дозволяє знизити загальні витрати на 30-60 %. Економічний ефект від упровадження запропонованої методики на трьох обєктах становить 1,68 млн. грн.

1. Зміна характеристик міцності ґрунтів при їх закріпленні за допомогою цементації / [Ю.Й. Великодний, М.Л. Зоценко, І.І. Ларцева, А.М. Ягольник] // Будівельні конструкції: міжвід. наук.-техн. зб. Вип. 71. - Кн. 2. - К.: НДІБК, 2008. - С. 51-60.

2. Ларцева І.І. Цементація ґрунтів зсувонебезпечних схилів / І.І. Ларцева // Зб. наук. пр. (галузеве машинобуд., будво). - Полтава: ПОЛТНТУ, 2008. - Вип. 22. - С. 44-52.

3. Ларцева І.І. Моделювання одноплощинного зрізу закріплених ґрунтів / І.І. Ларцева, В.І. Марченко // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. - Одеса: ОДАБА, 2009. - Вип. №36. - С. 257-263.

4. Дослідження водонепроникності ґрунтоцементу / [М.Л. Зоценко, О.І. Наливайко, І.І. Ларцева, О.М. Панько] // Вісник Дніпропетр. нац. ун-ту. залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. - Д.: ДНУЗТ, 2010. - Вип. 32.- С. 43-48.

5. Використання ґрунтоцементу, виготовленого за бурозмішувальною технологією, для влаштування протифільтраційних завіс / [Ю.Й. Великодний, М.Л. Зоценко, С.В. Біда, А.М. Ягольник, І.І. Ларцева] // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: зб. наук. пр. - Рівне: НУВГТ, 2010. - Вип. 20. - С. 11-16.

6. Досвід стабілізації зсувних схилів річкових долин / [М.Л. Зоценко, Ю.Й. Великодний, В.А. Титаренко, М.І. Лапін, І.І. Ларцева] // Світ геотехніки. - 2010. - №1. - С. 4-10.

7. Ларцева И.И. Лабораторные исследования прочности грунтов, армированных грунтоцементом / И.И. Ларцева // Строительство, материаловедение, машиностроение: сб. научн. тр. Вып. №56. - Д.: ПГАСА, 2010. - С. 236-241.

8. Ларцева І.І. До визначення фізико-механічних характеристик ґрунтоцементу / І.І. Ларцева, М.В. Петруняк // Зб. наук. пр. (галузеве машинобуд., будво). - Полтава: ПОЛТНТУ, 2010. - Вип. 2 (27). - С. 127-134.

9. Зоценко Н.Л. Закрепление оснований цементацией буросмесительным методом / Н.Л. Зоценко, И.И. Ларцева, В.И. Марченко // Труды Международ. конф. по геотехнике “Геотехнические проблемы мегаполисов”. Т. 5. - М.: ПИ “Геореконструкция”, 2010. - С. 1781-1788.

10. Ларцева І.І. Застосування цементації ґрунтів за бурозмішувальною технологією для закріплення зсувонебезпечних територій / І.І. Ларцева, А.М. Ягольник // Тези доповідей 68-ої Міжнарод. наук.-практ. конф. “Проблеми та перспективи розвитку залізничного транспорту”. - Д.: ДНУЗТ, 2008. - С. 138.

11. Великодний Ю.Й. Проведення комплексу заходів зі стабілізації зсувонебезпечного схилу при будівництві житлового будинку по проспекту Першотравневий, 15-17 / Ю.Й. Великодний, А.М. Ягольник, І.І. Ларцева // Тези 61-ої наук. конф. професорів, викладачів, наукових працівників, аспірантів та студентів ун-ту. - Полтава: ПОЛТНТУ, 2009. - Т. 1. - С. 125-127.

12. Ларцева І.І. Визначення характеристик міцності армованих ґрунтів в стендових умовах / І.І. Ларцева // Зб. наук. праць Всеукраїнської наук.-практ. конф. “Проблеми й перспективи розвитку академічної науки”. - Полтава: ПОЛТНТУ, 2009. - С. 193-195.

13. Зоценко Н.Л. Методы исследования прочности грунтов, армированных грунтоцементом / Н.Л. Зоценко, И.И. Ларцева // Материалы Международ. науч.-техн. конф. “Малоэтажное строительство в рамках Национального проекта “Доступное и комфортное жилье гражданам России”: технологии и материалы, проблемы и перспективы развития в Волгоградской области. - Волгоград: ВОЛГАСУ, 2009.- С. 182-185.

14. Ларцева І.І. Економічна ефективність використання ґрунтоцементних паль як фундаментів будівель і споруд / І.І. Ларцева, Р.В. Петраш, С.С. Петраш // Економіка і регіони. - Полтава: ПОЛТНТУ, 2006. - №1 (8). - С. 118-121.

Размещено на .ru