швидко знижується; - для визначення найменшої безпечної відстані між існуючими фундаме-

нтами і палями слід користуватися відповідними нормативними документами; дані, які при цьому визначені, слід перевіряти у процесі дослідних робіт із занурення паль; у сумнівних випадках переходити до методу вдавлювання.

Відомі випадки виникнення додаткових осідань старовинних будинків, побудованих на слабких ґрунтах, із причини впливу міського транспорту при збільшенні його ваги й інтенсивності руху. При дії таких навантажень у слабких ґрунтах руйнуються структурні зв’язки, знижується опір зрушенню, внаслідок цього виникають значні нерівномірні деформації основи.

16.12. ФУНДАМЕНТИ НА ЗСУВНИХ ТЕРИТОРІЯХ

Серед денудаційних процесів, що формують сучасний рельєф України, досить поширені зсуви, які можуть розвиватися на схилах узбереж морів та лиманів, річкових долин рівнинної частини території, гірських областей. Природу зсувів розглянуто у розділі 2.

Стійкість схилу (збереження його початкового положення) у фундаментобудуванні прийнято оцінювати розрахунковими методами. Всі відомі методи можна поділити на три групи:

І група. Стійкість схилу з точки зору розвитку зсувів оцінюється коефіц і- єнтом стійкості (див. розділ 8). Існують кілька методів оцінювання стійкості схилів. Усі вони базуються на використанні теорії граничної рівноваги ґрунтів, яка розглядає граничний напружений стан ґрунтового масиву. Для визначення рівняння рівноваги ґрунтового масиву необхідно знати фізико-механічні характеристики усіх шарів ґрунту, що входять до його складу. Головними з них є кут внутрішнього тертя, φ, і питоме зчеплення, с. Існують різні розрахункові схеми визначення цих характеристик: одноплощинне зрушення при консолідованому чи неконсолідованому стані ґрунту; зрушення ґрунту в умовах трьохосьового стиснення; за допомогою пенетрації й обертального зрізу тощо. Тому дуже важливо оцінити, яка з цих схем відповідає умовам розвитку конкретного зсуву. При розрахунках стійкості схилів важливим є встановлення положення найбільш небезпечної поверхні ковзання. Існують методи теоретичного визначення і безпосереднього вимірювання положення поверхонь ковзання. З теоретичних найбільш поширений метод круглоциліндричних поверхонь, притуленого схилу, горизонтальних сил тощо.

ІІ група. Використання рішень пружно-пластичної задачі нелінійної механіки ґрунтів (див. розділ 8). Рішення реалізується шляхом установлення залежності між навантаженням і деформацією основи (Д. М. Шапіро, 1992; Ю. Л. Винников, 2000; С. Ф. Клованич, 2002). За допомогою цієї залежності знаходять граничне навантаження на ґрунтовий масив. Стійкість схилу забезпечується введенням до граничного навантаження коефіцієнта стійкості схилу відповідно за будівельними нормативами.

473

ІІІ група. За даними ЮНЕСКО, 90% схилів, які відповідно до сучасних норм вважаються стійкими (коефіцієнт стійкості >1), повзуть із різною швидкістю. Внаслідок цього порушується робота різних лінійних споруд (трубопроводів, шляхів сполучення, кабельних мереж тощо). Відповідно до цього необхідно вести розрахунок схилів не тільки за несучою здатністю, але і за деформаціями. Для вирішення таких задач слід розглядати ґрунт як структурно нестійке тіло й оцінювати його деформації на основі теорії повзучості. При цьому треба враховувати, що різні ділянки схилів повзуть із різною швидкістю (З. Г. ТерМартиросян, 2001; Л. М. Хаджиков, 2001).

Значення характеристик ґрунтів у зсувному тілі можуть бути зменшені внаслідок вірогідної зміни їх у часі з урахуванням повзучості ґрунту. Таке зниження в певних умовах може бути значним, особливо для глинистих ґрунтів, що необхідно враховувати при прогнозуванні зсувів. Крім того, необхідно здобути детальні дані про особливості геоморфологічної та геологічної будови схилу, нашарування ґрунтів, оцінити фізико-механічні характеристики ґрунту і визначити положення поверхні ковзання з точки зору класифікаційних особливостей зсуву. Додатково необхідно зробити прогноз зміни режиму підземних вод, а також оцінити можливі техногенні втручання.

Значний вплив на інтенсивність розвитку зсувів має господарська діяльність людини, яка іноді стає ведучою серед інших чинників. Для розв’язання питань будівництва на схилах слід керуватися такою їх класифікацією:

1. Стійкі ділянки схилів. Це вододільні території з пологим рельєфом (крутизна менша за 5°); ділянки схилів, які не піддавалися раніше дії фізикогеологічних процесів; пологі ділянки біля підніжжя схилів, що не деформувалися раніше; ділянки високих заплав і надзаплавних терас.

474

2.Відносно стійкі ділянки (до освоєння), потенційно схильні до розвитку

вїх межах зсувів та ярової ерозії. Це круті ділянки схилів (крутизна більша від 20°), не порушені раніше зсувними процесами або виявами ярової ерозії.

3.Нестійкі ділянки схилів, уражені в минулому зсувами або сучасними

зсувами. Використання таких ділянок можливе після розв’язання питання про економічну доцільність освоєння та вибору методів проведення будівельних робіт.

Розроблення проекту інженерного захисту зсувної території починають із визначення категорії ділянки з урахуванням вимог земельного законодавства. Основні завдання інженерного захисту: безпека людей, захист території і будівельних об’єктів на ній від зсувів, зменшення впливу господарської діяльності на стійкість схилів, створення економічно обґрунтованих проектних вирішень.

У комплексі інженерного захисту використовують різні заходи:

475

Слід мати на увазі, що при влаштуванні контрфорсів, контрбанкетів, різної конструкції підпірних стінок, пальових рядів для зменшення баражного ефекту передбачають дренажі вздовж усієї утримуючої споруди на глибині підошви стінки або ростверку.

17. ФУНДАМЕНТИ ПРИ ДИНАМІЧНИХ ВПЛИВАХ

17.1. ОСОБЛИВОСТІ ДИНАМІЧНИХ ВПЛИВІВ НА СПОРУДИ І ҐРУНТОВІ ОСНОВИ

Динамічні впливи, в загальному випадку, створюються не тільки працюючими машинами й устаткуванням, що передають фундаментами на основу динамічні навантаження, але й іншими причинами, як, наприклад:

-технологією ведення будівельних робіт (ущільнення ґрунту важкими трамбівками, підривні роботи, занурення паль і шпунта тощо);

-рухом надземного і підземного транспорту;

-сучасними тектонічними рухами, що проходять у верхній частині земної кори і виявляються на її поверхні (землетруси).

Схематично динамічні впливи, що виникають поблизу земної поверхні і передаються на існуючий будинок (споруду) представлені на рис. 17.1.

Наслідком динамічних навантажень є хвильові коливання, що виникають

успоруді і ґрунтах основи. При цьому споруда може бути як джерелом коливань (наприклад, фундаменти машин і устаткування з динамічними навантаженнями), так і сприймати коливання, що передаються від інших джерел.

Розрізняють вібраційні навантаження, при яких неврівноважені сили і

моменти, що викликаються, змінюються за гармонійним законом (наприклад, обертання частин машин зі сталим рухом); ударні навантаження, котрі характеризуються одно- і багаторазовими короткочасними періодичними й неперіодичними імпульсами (ударно-вібраційні та формувальні машини, транспортні засоби, забивання паль і т.п.); сейсмічні навантаження, що виникають при землетрусі.

Коливання, що виникають у споруді та ґрунтовій основі розподіляють на вільні і вимушені.

Вільними коливаннями називають такі коливання, які після зняття короткочасного динамічного навантаження будуть продовжуватися і після його усунення. Характеристики власних коливань визначаються параметрами споруди (масою й жорсткістю конструкції, видом фундаменту). З часом через опір ґрунтів основи відбувається розсіювання (дисипація) початкового імпульсу . Тому вільні коливання будуть згасаючими.

Якщо споруда чи основа в процесі коливання буде весь час перебувати під дією динамічних сил, то такі коливання називають змушеними. Вони не загасають протягом усієї дії сил. Характеристики змушених коливань залежать як від параметрів коливної системи, так і від закону зміни збурюючих сил.

Гармонійними коливаннями називають коливання, що можуть бути опи-

476

4 3

1

Рис 17.1. Динамічна дія джерел коливань на споруду:

1 – транспортний тунель; 2 – наземний транспорт; 3 – занурення паль; 4 – споруда; 5 – установка з динамічним навантаженням

сані за законом синуса чи косинуса. Ці коливання розподіляють на незатухаючі

та затухаючі.

Періодом коливання Т називають інтервал часу, за який система робить один цикл коливань, повертаючись у вихідний стан; частотою коливання – кількість коливань за одиницю часу. За одиницю частоти гармонійних коливань приймається Герц (Гц), рівний одному циклу коливань у секунду. Величину відхилення точки, що коливається від її положення рівноваги, називають амплітудою коливання а, а її подвоєну величину (2а) – розмахом коливань.

Якщо власна частота коливань системи збігається з частотою змушених коливань, настає явище резонансу, що супроводжується зростанням амплітуди коливань точок системи.

Вплив динамічних навантажень на зміну властивостей ґрунтів залежить як від інтенсивності навантажень, тривалості їхньої дії та частоти, так і від виду ґрунту, його стану за вологістю й щільністю.

За інтенсивністю впливи динамічних навантажень класифікуються як: слабкі – характерні для сталого режиму коливань стійких основ,

при котрих не відбуваються руйнування зв’язків між частинками (ущільнення) ґрунту;

сильні – структура ґрунту порушується, що веде до зміни пористості (ущільнення);

477