2809

Функцию распределения касательных напряжений в грунте определяем следующей зависимостью:

где Rcv (z) – касательное напряжение боковой поверхности колонны,

Rcv r Rgr .

При изучении экспериментальных данных в научных трудах А.Н. Краева [2], а именно распределения вертикальных напряжений по грунтовой колонне, нами была принята следующая зависимость распределения касательных напряжений в колонне по ее длине:

где 0 – касательное напряжение на боковой поверхности колонны в ее оголовке; L – касательное напряжение на боковой поверхности

колонны на уровне ее пяты.

Согласно [3] для угловой деформации можно записать следующее выражение:

где G – модуль сдвига грунта.

Перемещение колонны от действия сил на ее боковой поверхно-

При нахождении осадки колонны неизвестными остаются величины касательных напряжений на оголовке 0 и в основании колонны

L , а также упругий отпор грунта R в нижнем конце колонны.

691

Учет сжимаемости ствола колонны выполним на основании закона Гука, который записывается следующим образом:

где Ecv – модуль деформации наполнителя грунтовой колонны.

Для нахождения 0 , L и R используем уравнение равновесия,

равенство осадок грунта и колонны в уровнях оголовка и ее основа-

ния [1]:

Расчет осадки пяты колонны рассчитывается из упругого решения задачи о внедрении круглого жесткого штампа в грунт с давлением L на глубине:

где kl 1 – коэффициент, зависящий от глубины приложения нагрузки на штамп; L – напряжения в колонне в уровне ее подошвы; Rcv –

радиус колонны; – коэффициент формы для круглого штампа. Усилие на боковой поверхности колонны определяется сле-

дующими выражениями:

Подставив неизвестные величины, получаем систему уравнений для нахождения усилий, определяющих осадку грунтовой колонны:

692

Решая систему уравнений, нами были получены следующие выражения:

Для оценки полученного аналитического решения было проведено сравнение его результатов с результатами расчета одиночной сваи в соответствии с СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» и экспериментальными данными, полученными в работе А.Н. Краева [2].

Параметры задачи для данного анализа брались из эксперимента, описанного в работе А.Н. Краева [2]:

1) нагрузка состояла из четырех ступеней: P1 = 44,4 кПа;

P2 = 66,7 кПа; P3 = 88,9 кПа; P4 = 111,1 кПа;

2)усредненный модуль деформации по длине сваи – 5,0 МПа;

3)длина колонны – 3,0 м;

693

4)диаметр колонны – 0,8 м;

5)модуль деформации наполнителя колонны – 11,6 МПа;

6)модуль Пуассона – 0,35.

График зависимости осадки грунтовой колонны от приложенного к ней давления показан на рис. 3.

Рис. 3. График зависимости осадки грунтовой колонны от приложенной к ней давления

Заключения и рекомендации:

1.В данной работе разработана методика расчета грунтовой висячей колонны.

2.Проведены анализ результатов и сравнение его с СП 24.13330.2011, экспериментальными данными, приведенными в работе А.Н. Краева.

3.Анализ показал высокую степень сходства с методикой, описанной в СП 24.13330.2011, но значительное занижение значения осадки колонны по сравнению с экспериментальными данными. Причиной данного расхождения, скорее всего, является отсутствие в разработанной методике учета работы геосинтетической оболочки. При нагружении колонны геосинтетическая оболочка испытывает радиальную нагрузку, за счет которой происходит растяжение оболочки, а соответственно, и увеличение диаметра колонны. Данные обстоятельства способствуют дополнительной осадке грунтовой колонны в геосинтетической оболочке.

694

4. Дальнейшие исследования будут заключаться в разработке модели, которая бы смогла учесть дополнительную осадку колонны, связанную с радиальными деформациями колонны.

Список литературы

1.Тер-Мартиросян З.Г., Струнин П.В. Взаимодействие одиночной сваи с однородным слоем грунта ограниченного размера // Строительство – формирование среды жизнедеятельности: сб. тр. 15-й Междунар. межвуз. науч.-практ. конф. молодых ученых, аспирантов и докторантов. – М., 2012.

2.Краев А.Н. Экспериментально-теоретическое обоснование использования песчаной армированной сваи в водонасыщенных глинистых грунтах: дис. … канд. техн. наук / Тюмен. гос. архит.-строит. ун-т. – Тюмень, 2009.

3.Тер-Мартиросян З.Г. Механика грунтов. – М.: АСВ, 2005.

4.Pulko B., Majes B. Analytical metod for the analysis of stonecolumns according to the Rowe dilatancy theory // Acta geotechnical Slovenica. – 2006. – № 1.

5.Alexiew D., Raithel M. 15 years of experience with geotextile encased granular columns as foundation system // ISSMGE – TC 211 International Symposium on Ground Improvement IS-GI, Brussels, 31 May & 1 June, 2012.

Об авторах

Пискотин Сергей Викторович – магистрант кафедры строи-

тельного производства и геотехники, Пермский государственный национальный исследовательский университет, e-mail: psvdpm-03@mail.ru.

Шенкман Роман Игоревич – аспирант кафедры строительного производства и геотехники, Пермский государственный национальный исследовательский университет, e-mail: rshen@list.ru.

695