КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

ВАДЖИХ ХАССАН

УДК 624.131.3;624.156

ПІЩАНІ ГРУНТИ, ВИТРАМБУВАНІ З КРУПНОУЛАМКОВИМИ

ДОМІШКАМИ, ЯК ОСНОВА ФУНДАМЕНТІВ НЕГЛИБОКОГО

ЗАКЛАДАННЯ В СІРІЇ

05.23.02 – Підвалини та фундаменти

А в т о р е ф е р а т

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ-2003

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі основ і фундаментів Київського національного університету будівництва і архітектури.

Науковий керівник – кандидат технічних наук, професор

СТЕПАНЕНКО Галина Петрівна,

Київський національний університет будівництва і

архітектури, професор кафедри основ і фундаментів

Офіційні опоненти – доктор технічних наук, професор

ЗОЦЕНКО Микола Леонідович,

Полтавський національний університет ім. Юрія

Кондратюка, завідувач кафедри нафтогазових промислів

і геотехніки

– кандидат технічних наук, доцент

ТАЛАНОВ Геннадій Павлович,

Київський університет економіки і технології

транспорту, доцент кафедри мостів і транспортних

тунелів

Провідна установа – Науково-дослідний інститут будівельних конструкцій

Державного комітету України у справах будівництва,

архітектури і житлової політики, м.Київ.

Захист відбудеться 26.11.2003 р. о 13 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.056.05 “Підвалини та фундаменти. Будівельні матеріали та вироби” Київського національного університету будівництва і архітектури за адресою: 03037, м. Київ-37, Повітрофлотський проспект, 31, ауд.466.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету будівництва і архітектури за адресою: 03037, м. Київ-37, Повітрофлотський проспект, 31.

Автореферат розісланий 22.10.2003 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

к.т.н. Блажіс Г.Р.

1

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКИ РОБОТИ

Актуальність теми полягає в розробці нових прогресивних і економічних методів підготовки піщаних основ і переходу на фундаменти неглибокого закладання, чого можна досягнути влаштуванням надійного малостисливого шару під підошвою фундаменту. Дані дослідження показали, що таким шаром може бути ущільнена піщана підготовка із крупноуламковими домішками. Техніка підготовки основ методами ущільнення (витрамбовуванням) в Сірії розвивається поки що не так швидко, як того вимагає економіка. Причина криється в недостатності нормативного забезпечення та рекомендацій, основаних на проведених наукових дослідженнях, теоретичній базі, а також спеціалізованих організацій, гарантуючих швидкість і якість виконання робіт при умові надійного контролю за якістю ущільнення ґрунту заданої за проектом потужності і складу. Для успішного впровадження цих методів необхідні науково обґрунтовані дані про оптимальні параметри використованих домішок до піщаного ґрунту і чітко розроблених технологій влаштування зміцненої шаруватої основи.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема виконувалась згідно з законом України про новітні технологічні та ресурсозберігаючі технології в енергетиці, промисловості та агропромисловому комплексі відповідно до наказу №551 від 23.11.2000 року Міністерства освіти і науки України, номер держреєстрації 01U003401.

Мета і задачі досліджень. Метою роботи було:

дослідження фізико-механічних властивостей, мінералогічного і гранулометричного складу піщаних ґрунтів, поширених в Сірії, дослідження методів зміцнення піщаних основ шляхом утворення в основі фундаментів зміцнених шарів піску з крупноуламковими домішками та їх ущільнення, дослідження оптимальної будови штучно утвореної основи і оптимального складу в ущільненому шарі з крупноуламковими домішками, розробка методів розрахунку характеристик стисливості штучно утвореної шаруватої основи і розрахунку осадки фундаменту неглибокого закладання.

2

Результати досліджень дозволять впровадити в практику влаштування основ в умовах Сірії більш ефективними методами підготовки основ в піщаних ґрунтах, підвищити якість підготовки, знизити їх вартість і витрати сталі та цементу.

Для досягнення мети необхідно було вирішити наступні задачі:

1) Вивчити літературні і архівні дані про поширення, умови залягання і вико-ристання піщаних ґрунтів в Україні, Сірії і інших країнах та ступінь їх вивченості в Сірії.

2) Дослідити мінералогічний, гранулометричний склад піщаних ґрунтів Сірії та їх фізико-механічні властивості (на прикладі районів Тартуського узбережжя Середземного моря і середньої течії долини ріки Євфрат).

3) Провести за розробленою методикою випробування в крупнорозмірному лотку, дослідити зміцнюючий вплив шарів ущільненого піску з крупноуламковими домішками, розташованих на різних глибинах від підошви жорсткого штампу на несучу здатність шаруватої основи.

4) Дослідити вплив крупності використаних крупнообломочних фракцій в суміші із піском середньої крупності на несучу здатність основи шляхом випробування в крупнорозмірному лотку навантаженням жорсткого штампу.

5) Дослідити вплив складу крупнообломочних фракцій (в діапазоні від 10 % до
90 %) на несучу здатність основи, і підібрати оптимальний склад суміші шляхом випробування в лотку навантаженням жорсткого штампу за стандартною методикою.

6) Провести випробування на стисливість в крупнорозмірному компресійному приладі конструкції Галкіна Є.В., Корнієнко М.В. і Пяткова О.В. (а.с.1041632) сумішей середньої крупності піску і крупноуламкових фракцій ( = 2 см і
= 0,7 см) в діапазоні вмісту від 0,0 до 100 % з метою визначення характеристик стисливості сумішей (коефіцієнту стисливості, , і модуля загальної деформації, Е0) для визначення оптимальної за складом суміші і влаштування зміцнюючих основу шарів на оптимальній глибині і оптимальної потужності.

3

7). Визначити розрахункові характеристики неоднорідної, зміцненої крупноуламковими домішками, шаруватої основи і розробити рекомендації з розрахунку такої основи, умов її застосування і влаштування для фундаментів неглибокого закладання стосовно до Сірії.

Об’єктом досліджень були неоднорідні ґрунтові основи і процеси їх стисливості під навантаженнями.

Предмет досліджень – піщані ґрунти з витрамбованими прошарками із суміші піску і крупноуламкових фракцій.

Методи дослідження. Нами були використані теоретичні і експериментальні методи в такому порядку і обсязі: узагальнення і аналіз теорії і практики методів використання піщаних ґрунтів в якості основ фундаментів будинків і споруд і досвід, накопичений в Україні, Сірії та інших країнах з ущільнення і зміцнення пісків; узагальнення і аналіз досягнень в області теорії і практики з дослідження напружено-деформованого стану неоднорідної шаруватої основи і шляхів підвищення несучої здатності основ зміцненими і ущільненими шарами під підошвою фундаменту; експериментальні лабораторні випробування піщаних ґрунтів Сірії в компресійному і зрізальному приладах за стандартною методикою, експериментальні дослідження стисливості і несучої здатності основи, що складається із ущільненого піску середньої крупності, і шарів, створених із ущільненого піску і крупноуламкових фракцій різної потужності і на різних глибинах від підошви штампу, дослідження в крупнорозмірному компресійному приладі конструкції Галкіна Є.В., Корнієнка М.В. і Пяткова О.В. стисливості піску і крупноуламкових фракцій з метою визначення оптимального складу; розрахунково-графічні методи і методи математичної статистики, застосовані для обробки результатів теоретичних і експериментальних досліджень.

Наукова новизна отриманих результатів:

- досліджено петрографічні і фізико-механічні властивості піщаних ґрунтів Сірії;

- запропонована і обґрунтована методика підвищення несучої здатності піщаних ґрунтів шляхом утворення в масиві ґрунту зміцнюючих його шарів із витрамбованої суміші цього піску з крупноуламковими фракціями;

4

- визначено оптимальні параметри штучно створеної основи підвищеної несучої здатності, тобто, її будови, потужності шарів, глибини їх розташування і вмісту крупноуламкових домішок;

- розроблено рекомендації до умов застосування і влаштування піщано-уламкових шаруватих основ для фундаментів неглибокого закладання в практиці будівництва в Сірійській Арабській республіці.

Вірогідність наукових положень, висновків та рекомендацій базується на:

відповідності отриманих результатів експериментальних досліджень основним положенням механіки ґрунтів, напружено-деформованого стану основи під навантаженням штампу, порівнянням результатів теоретичних досліджень із даними експериментів та задовільному збіганні величин показників стисливості ґрунту, визначених випробуваннями в компресійних приладах та лотку під штампом.

Практичне значення одержаних результатів полягає: в дослідженні піщаних ґрунтів Сірії, в розробці і обґрунтуванні методики інженерної підготовки пухких піщаних ґрунтів верхнього шару шляхом влаштування малостисливої підготовки із витрамбуваного піску із домішками крупноуламкових фракцій, у визначенні оптимальних параметрів зміцненої підготовки, яка дозволить підвищити

надійність і достатній розрахунковий опір на стиснення ґрунтової основи фундаментів неглибокого закладання в умовах Сірії.

Особистий внесок здобувача полягає у проведенні експериментальних досліджень, обробці отриманих результатів та розробці рекомендацій з їх застосування.

Особистий внесок здобувача в наукових працях:

1. Ваджих Хассан. Iнженерно-геологічні умови Тартуського району Сірії // Основи і фундаменти: Міжвідомчий науково-техн. збірник. – Київ: КНУБА, 2001. – Вип. 26. – С. 97 – 99.

2. Степаненко Г.П., Ваджих Хассан. Ущільнення штучно сформованої шаруватої основи під жорстким штампом // Основи і фундаменти: Міжвідомчий наук.-техн.збірник. – К.: КНУБА, 2001. – Вип. 26. – С. 94 – 96.

5

Результати експериментальних досліджень стисливості шаруватої основи під жорстким штампом зміцненої витрамбуваною жорствяно-піщаною підготовкою.

3. Степаненко Г.П., Ваджих Хассан. Вплив характеру неоднорідності основи на її деформаційні властивості // Будівельні конструкції: Міжвідомчий науково-техн. збірник. – Київ: НДIБК, 2001. – Вип. 55. – С. 135 – 137.

Доведено, що утворення витрамбуваної жорствяно-піщаної підготовки зменшує стисливість основи.

4. Ваджих Хассан. Розрахунковий опір витрамбуваної піщаної основи з крупноуламковими домішками // Основи і фундаменти: Міжвідомчий науково-техн. збірник. – Київ: КНУБА, 2002. – Вип. 27. – С. 139 – 141.

5. Ваджих Хассан. Про оптимальний склад щебенястої підготовки в основі фундаментів // Основи і фундаменти: Міжвідомчий науково-техн. збірник. – Київ: КНУБА, 2002. – Вип. 27. – С. 152 – 154.

Апробація результатів дисертації. Результати наукових досліджень по дисертації доповідалися на 62-ій (2001 рік), 63-ій (2002 рік), 64-ій (2003 рік) науково-технічних конференціях КНУБА,

Публікації. Матеріали наукових результатів по дисертації видані в
5-ти статтях міжвідомчих науково-технічних збірників “Основи і фундаменти”, КНУБА, випуски 26-27 (2001-2002 р.р.) і в збірнику “Будівельні конструкції”, НДІБК, вип. , Київ (2001 р.).

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, 4-х розділів, висновків, списку використаної літератури із 150 найменувань і викладена на 142

аркушах, 29 малюнках і 19 таблицях. Повний обсяг дисертації становить 119 сторінок і містить разом з основною частиною перелік використаних джерел з 150 найменувань та 1 додаток.

6

зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету і задачі досліджень, розкрито наукову новизну і практичне значення отриманих результатів, наведено відомості про публікації та апробацію дисертації.

У першому розділі робиться аналітичний огляд літературних джерел про сучасні досягнення в справі вивчення інженерно-геологічних властивостей і поширення на території Сірії піщаних ґрунтів. Виявилося, що дослідженню піщаних ґрунтів присвячено небагато робіт. Особливу увагу слід звернути на роботи
Поникарова В.П. і Казміна В.Г. стосовно класифікації грунтових умов Сірії, а також на роботи Иса Мішела, Шахруда Мухамеда, Нуай-Лати, Исмаила Моеза Хамеда, Аль-Адулли та Ашрама Махмуда Нихада, працями яких здійснено інженерно-геологічне районування території Сірії, де виділено 4 крупних райони. В III і IV районах піщані ґрунти найбільш поширені, але різні за генезисом, в III – алювіальні, а в IV – морські та делювіальні.

У другому розділі представлено результати досліджень на зразках, відібраних в Сірії, мінералогічного і гранулометричного складу та фізико-механічних властивостей піщаних ґрунтів Сірії, які наведено в таблиці 1. Тут же здійснено узагальнення досвіду будівництва на піщаних ґрунтах Сірії і сформульовано висновки про доцільність пошуку надійних методів ущільнення і зміцнення піщаних ґрунтів, підвищення несучої здатності та зниження чутливості до вібраційних і динамічних навантажень з посиланням на сейсмічність території.

7

Таблиця 1

Фізико-механічні властивості піщаних ґрунтів Сірії

Показники фізико-механічних властивостей | Вид і генезис піщаних ґрунтів

Морські | Алювіальні середньої крупності, однорідні

Гравелисті неоднорідні | Крупні однорідні

Щільність ґрунту, , кг/м3 | 2030 | 1750 | 1640

Щільність часток ґрунту, , кг/м3 | 2650 | 2460 | 2600

Природна вологість, w | 0,032 | 0,14 | 0,65

Щільність сухого ґрунту,, кг/м3 | 1960 | 1530 | 1540

Коефіцієнт пористості, e | 0,35 | 0,60 | 0,69

Ступінь вологості, | 0,242 | 0,574 | 0,245

Коефіцієнт фільтрації, Кф, м/доба | 18,14 | 16,95 | 1,51

Модуль стистливості під навантаженнями, МПа

0,1-0,2 | 20,52 | 17,37 | 14,15

0,2-0,3 | 34,20 | 24,32 | 28,25

0,3-0,4 | 34,20 | 30,40 | 28,25

0,4-0,5 | 51,30 | 40,53 | 37,67

Кут внутрішнього тертя, | 420 | 440 | 310

Зчеплення, с, МПа | 0 | 0 | 0

У третьому розділі наведено дані про аналіз і дослідження напружено-деформованого стану піщаної однорідної і шаруватої основи під навантаженим круглим жорстким штампом діаметром 9 см. Шарувата основа формувалася штучно

8

витрамбовуванням в лотку розмірами: висота 70 см, діаметр 50 см. Склад основи: пісок середньої крупності однорідний кварцевий алювіальний та крупноуламковий грунт із фракцій діаметром 2,0 см і 0,7 см (жорства) із граніту, що відповідає умовам геометричного моделювання. Зважаючи на результати досліджень відомих вчених В.І.Курдюмова, К.Терцагі, М.М.Герсеванова, М.О.Цитовича, К.Є.Єгорова, М.В.Малишева, І.П.Бойка, В.Б.Швеця, Г.М.Петренка, С.Й.Цимбала, горизонт найбільших деформацій грунтової основи під штампом розташовується на глибинах від 0,4 до 1,5 (діаметра штампа). Глибина стисливої товщі за даними К.Фішера, П.Д.Євдокимова, А.І.Работникова, В.М.Голубкова, Ю.Ф.Тугаєнка і інших збільшується з ростом навантажень і досягає глибини 2,8 . Штучно створений, зміцнений та ущільнений шар в межах глибини до 3 , або трьох ширин фундаменту, з наперед заданими характеристиками і оптимізований за потужністю, складом і фізико-механічними властивостями, забезпечить необхідну величину розрахункового опору грунтової основи. Деформаційні властивості створеної шаруватої основи із зміцненими шарами, що складаються із піску та крупноуламкових фракцій в різних пропорціях, визначаються за положеннями лінійної механіки грунтів за II граничним станом із умови , де - нерівномірність осадки споруди, яка визначається з урахуванням фактору часу в залежності від модуля деформації та потужності шару, а - гранично допустиме значення даного виду нерівномірності осадки для споруди чи будинку, що розглядається.

Осадка основи на будь-який час, t, після навантаження визначається за

формулою:

,см, (1)

де: - кінцева стабілізована осадка основи, що дорівнює:

,см , (2)

де: - інтенсивність зовнішнього навантаження, МПа; - потужність шару, см;

9

1/МПа (3)

-

-

, м?/рік, (4)

де: - коефіцієнт фільтрації, м/доба; - питома вага порової води.

Піщана основа в лотку формувалася шляхом пошарового ущільнення трамбовкою до досягнення щільності г/см3 при вологості . Контроль щільності здійснювався методом різального кільця до і після випробування. Таким саме чином формувалися витрамбувані шари, що складалися із піску і жорстви діаметром 2,0 та 0,7 см, окремо. Потужність жорствяно-піщаного шару приймалася рівною , та 1-му діаметру штампу.

Зміцнені витрамбуваною сумішшю шари розташовувались на різних глибинах по відношенню до підошви штампу: безпосередньо під штампом, на глибині ? і на глибині, рівній діаметру штампу.

У поперечному напрямку розміри зміцнених шарів дорівнювали трьом діаметрам штампу.

Навантаження штампу проводилось до граничних навантажень, які супроводжувались різким збільшенням осадки штампу та випором основи. Заглиблення штампу було рівним ? діаметра штампу.

Для виявлення оптимального складу жорствяно-піщаного шару його формували із різних за вмістом жорстви сумішей: 20%, 40%, 50%, 70% та 90%, а також без жорстви та тільки із жорстви.

Схеми випробувань різних варіантів шаруватої основи з метою пошуку оптимального рішення представлені в таблиці 2.

10

Таблиця 2

Схеми випробувань навантаженням штампу на шаруватій основі

№

п/п | №

рис. | Схема досліду | Щiльнiсть сухого ґрунту

пiщаної основи | Відносне ущільнення

до досліду,кг/м3 | після досліду,кг/м3

1 | 3.1.   |

1660 | 1730 | 4,2

2 | 3.2. |

1642 | 1710 | 4,14

3 | 3.3.    | 1650 | 1734 | 5,09

4 | 3.4. |

1560 | 1630 | 4,5

5 | 3.5.   |

1690 | 1760 | 4,14

6 | 3.6.  | 1690 | 1760 | 4,14

7 | 3.7.   |

1677 | 1770 | 5,55

8 | 3.8.  | 1620 | 1710 | 5,6

9 | 3.9.   |

1780 | 1820 | 2,25

10 | 3.10.  | 1680 | 1790 | 6,55

11 | 3.11.   |

1500 | 1560 | 4

11

Показники стисливості піщаної основи з витрамбуваними жорствяно-піщаними шарами наведено в табл. 3. На рис. 1 наведено графіки осадок штампа для різних варіантів основи згідно з табл.2.

Таблиця 3

Модулі деформації шаруватої основи, випробуваної навантаженням

штампа, згідно із схемами табл. 2

№ дос-ліду | Значення модулів деформації, Е, МПа, за ступенями навантажень, Р, МПа

0,0-0,1 | 0,1-0,2 | 0,2-0,3 | 0,3- 0,4 | 0,4-0,5 | 0,5-0,6 | 0,6-0,7 | 0,7-0,8 | 0,8-0,9 | 0,9-

1

1 | 20,0 | 8,33 | 4,76 | 0

2 | 33,3 | 33,3 | 12,5 | 12,5 | 10,0 | 0

3 | 12,5 | 11,11 | 1,52 | 1,22 | 1,099 | 0,5 | 0

4 | 20,0 | 25,0 | 12,5 | 12,5 | 11,11 | 3,97 | 0

5 | 20,0 | 25,0 | 14,2 | 12,5 | 9,09 | 4,54 | 0

6 | 33,3 | 25,0 | 33,3 | 20,0 | 12,5 | 7,14 | 0

7 | 33,3 | 25,0 | 20,0 | 9,09 | 8,33 | 6,25 | 5,55 | 0

8 | 50,0 | 50,0 | 33,3 | 28,57 | 25,0 | 20,0 | 16,66 | 1,42 | 0

9 | 33,3 | 33,3 | 25,0 | 20,0 | 20,0 | 16,66 | 1,42 | 1,42 | 9,09 | 0

За об’єктивними характеристиками стисливості основи різних варіантів складу (табл.2) найменша стисливість основи відмічена тоді, коли зміцнений витрамбуваний жорствяно-піщаний шар потужністю від ? до 1 діаметра штампу розташовано безпосередньо під підошвою штампа та складається із жорстви та піску в співвідношенні 50:50%.

Досліджена стисливість кожного за складом створюваного штучного шару для різних за вмістом жорстви сумішей: 20%, 30%, 50% жорстви і без неї окремо в спеціальному компресійному приладі збільшених розмірів ( см, см, А=360 см2, см2) конструкції М.В.Корнієнка, Є.В.Галкіна та О.В.Пяткова.

12

Рис.1 Графіки осадок штампів на різній за складом шаруватій основі

Рис.2 Графіки випробування стисливості піщаних ґрунтів із різним вмістом жорстви в крупногабаритному приладі.

13

Суміші формувалися за умови сталої щільності і вологості піщаної складової. В результаті були отримані значення модулів деформації різних сумішей, які представлено в табл. 4. На графіку осідання (рис.2) ґрунту в компресійному приладі в інтервалі навантажень 0,05-0,50 МПа, де наведені також і криві розвантаження, із яких видно, що жорствяно-піщаний грунт проявляє пружність тим більше, чим більший вміст жорстви, і змінюється від 11 до 27% від повної деформації стиснення.

Таблиця 4

Характеристики стисливості: коефіцієнт стисливості, , Мпа-1, та модуль загальної деформації, Ез, Мпа, різних за складом сумішей (жорства:пісок) за результатами компресійних випробувань в крупногабаритному приладі

№ п/п | Наван-

тажен-ня

Р, МПа | Показники стисливості різних сумішей (жорства і пісок)

під навантаженням, Р, МПа

20:80% | 30:70% | 50:50% | 60:40% | D:100% пісок

m0 , МПа-1 | Eз, МПа | m0, МПа-1 | Eз, МПа | m0, МПа-1 | Eз, МПа | m0, МПа-1 | Eз, МПа | m0, МПа-1 | Eз, МПа

0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0

1 | 0,05 | 0,56 | 17,51 | 0,052 | 18,32 | 0,036 | 24,91 | 0,052 | 16,52 | 0,071 | 14,72

2 | 0,10 | 0,04 | 24,51 | 0,032 | 29,77 | 0,024 | 37,37 | 0,032 | 26,84 | 0,032 | 32,94

3 | 0,15 | 0,024 | 40,85 | 0,028 | 34,03 | 0,018 | 49,82 | 0,02 | 42,94 | 0,016 | 65,89

4 | 0,20 | 0,024 | 40,85 | 0,024 | 39,69 | 0,014 | 64,06 | 0,02 | 42,94 | 0,014 | 75,30

5 | 0,25 | 0,02 | 49,02 | 0,02 | 47,64 | 0,012 | 74,73 | 0,02 | 42,94 | 0,012 | 87,85

6 | 0,30 | 0,016 | 61,28 | 0,016 | 59,54 | 0,010 | 89,68 | 0,02 | 42,94 | 0,012 | 87,85

7 | 0,24 | 0,016 | 61,28 | 0,014 | 68,05 | 0,010 | 89,68 | 0,016 | 5367 | 0,008 | 131,78

8 | 0,40 | 0,012 | 81,7 | 0,014 | 68,05 | 0,008 | 112,1 | 0,012 | 71,57 | 0,008 | 131,78

9 | 0,45 | 0,012 | 81,7 | 0,012 | 79,39 | 0,008 | 112,1 | 0,008 | 107,35 | 0,008 | 131,78

14

У четвертому розділі наведено методику розрахунку деформацій неоднорідної штучно влаштованої під підошвою фундаменту основи, за оптимальним складом суміші 50:50% піску і жорстви при дотриманні щільного укладання піску як заповнювача, коли г/см3, а вологість 0,05. Для суміші фізичні показники були наступними: г/см3, щільність суміші г/см3, щільність сухого ґрунту г/см3 і коефіцієнт пористості .

Розрахунковий тиск, визначений за БНіП 2.02.01-83 “Основания зданий и сооружений”, взятих для порівняння трьох типів основи: 1) піску пухкого; 2) витрамбуваного щебнясто- чи жорствяно-піщаного ґрунту із складом 50:50%;

3) піску середньої щільності (у всіх випадках застосовувався пісок середньої крупності, однорідний алювіальний), , МПа, буде:

1)

Відповідно до отриманих значень розрахункового тиску отримана розрахункова ширина стрічкового фундаменту, яка буде: м; м; м. Порівняння показує, що при подальших розрахунках розмірів і маси залізобетонного фундаменту в випадку використання як основи пухкого піску буде потрібна фундаментна плита Ф-28-у шириною 2800 мм, висотою 500 мм і масою фундаменту 3420 кг.

Для зміцненого витрамбуваного жорствяно-піщаного ґрунту потрібна фундаментна плита Ф-12-12у шириною 1200 мм, висотою 300 мм і масою 870 кг.

Для грунтової основи із піску середньої щільності чи щільного доведеться прийняти з умови однакової осадки фундаментну плиту Ф-14-12у шириною 1400 мм, висотою 300 мм і масою 1040 кг.

Із наведених розрахунків видно, що з використанням витрамбуваного шару із піску з крупноуламковими фракціями, для проектування стрічкових фундаментів можна отримати економію залізобетону в 2,5 рази тільки на фундаментній плиті.

15

Коли вміст крупноуламкової фракції перевищує 30%, спостерігається строго прямопропорційна залежність кута внутрішнього тертя від вмісту щебеня чи жорстви в суміші. Кут внутрішнього тертя суміші можна визначити польовими випробуваннями цілику сформованого ґрунту або розрахувати за емпіричною формулою:

(5)

де: та - кути внутрішнього тертя піску та щебеню, а N – вміст щебеню в суміші, %. Використовуючи відому формулу 7 БНіП 2.02.01-83 і визначивши попередньо кути внутрішнього тертя для сумішей різного складу за формулою 5, отримаємо розрахунковий опір грунтової щебенясто-піщаної підготовки із різним вмістом крупноуламкової фракції. Тоді при довільному внесенні жорстви чи щебеню можна знайти очікуваний опір ґрунту стисненню, , МПа. На основі відомих вже значень опору стисненню, R, для піску пухкого укладання, і для піску середньої щільності чи щільного укладання, , може бути розрахований параметр підсилення основи:

, або (6)

де: - для піску пухкого, а - для піску щільного.

За розрахованими в даній роботі результатами величина коливається від 1,91 до 38,7, а - від 0,31 до 4,84 при зміні вмісту крупноуламкової фракції від 40 до 80%.

Розрахований опір грунтової основи у вказаному діапазоні вмісту крупноуламкових фракцій коливається від 0,21 до 3,23 МПа.

Таким чином, можна підсумувати, що результати всіх досліджень як в лотку, так і в компресійному приладі, а також за допомогою аналітичних розрахунків показали ефективність підсилення піщаної (особливо пухкого укладання) основи шляхом привнесення в неї крупноуламкових фракцій і витрамбовування в котловані.

16

ВИСНОВКИ

Територія Сірійської Арабської Республіки має різноманітні і часто дуже складні інженерно-геологічні умови. У відповідності із класифікацією ґрунтів, прийнятою в Нормах України, ґрунти Сірії охоплюють майже всю класифікацію: від скельних, напівскельних до нескельних різного виду і спеціальних властивостей. Фізико-механічні властивості ґрунтів в Сірії вивчені недостатньо. Глибоко розроблених карт інженерно-геологічного районування території нема.

Найбільш поширеним типом фундаментів є фундаменти, які влаштовуються в відкритих котлованах, із бутобетону, бетону або монолітного залізобетону. В проектуванні фундаментів і підготовки основ має поширення відомчий підхід, а техніко-економічне порівняння варіантів виконується на дуже спрощеному рівні.

2. Піщані ґрунти широко поширені на узбережжі Середземного моря, особливо в Тартуському районі, в долинах річок і в значних об’ємах в долині Євфрату, в північно-східній пустелі на Халебському плато і багатьох інших районах Сірії. Генетично і літологічно ці піщані ґрунти різні. Будівельні властивості їх вивчені недостатньо, нормативна документація на методи освоєння будівельних майданчиків, складених піщаними ґрунтами, не узагальнена, а її дані суперечливі.

В даній роботі представлено результати вивчення будівельних властивостей піщаних ґрунтів на прикладі найбільш густо заселеного і забудованого району узбережжя Середземного моря Тартуського району, із запозиченням для порівняння піщаних ґрунтів із іншого густо заселеного району долини річки Євфрат. Берегова смуга узбережжя біля м. Тартуса має ширину до 15 км, довжину до 100 км, при загальній довжині Середземного морського узбережжя в Сірії 350 км при найбільшій ширині до 32 км. На береговій смузі біля м. Тартуса і прилягаючих до нього районах узбережжя в даний час спостерігається масове будівництво як малоповерхових, так і багатоповерхових будинків, і тому питання дослідження будівельних властивостей і методів технічної меліорації піщаних ґрунтів з урахуванням їх інколи пухкого стану в верхньому ярусі, де закладаються фундаменти неглибокого закладання, є дуже своєчасним.

17

3. В даній роботі досліджено мінералогічний і гранулометричний склад пісків Середземноморського узбережжя Тартуського району і долини р. Євфрат, їх фізико-механічні властивості, а також детально досліджені методи їх зміцнення шляхом влаштування із піщаного ґрунту з додаванням до нього гранітного щебеню або жорстви та ущільненням трамбовками. В процесі досліджень винайдено оптимальні будова основи і склад піщано-жорствяної ущільненої підготовки.

4. Вивчено стисливість піщаного ґрунту із піску середньої крупності в лотку і вплив на стисливість піщаної основи штучно сформованих в піщаному ґрунті шарів із суміші піску і незгладжених уламків діаметром 0,7 і 2,0 см, вплив на стисливість основи їх товщини і глибини закладання від підошви штампа.

5. На основі узагальнення результатів досліджень встановлено зниження стисливості і зменшення осадки штампу при влаштуванні зміцненого витрамбованого шару із жорствяно-піщаного ґрунту на всіх глибинах його розташування по відношенню до підошви штампу (до двох діаметрів штампу), але найкращі результати, тобто, найменшу стисливість шарувата основа має при розташуванні шару безпосередньо під підошвою штампу і при товщині його не менше ? діаметра штампу.

6. Досліджено вплив вмісту уламків різної крупності ( = 2,0 см і =0,7 см) в ущільненому жорствяно-піщаному шарі, для чого випробувалась на стисливість основа в лотку під штампом і в крупнорозмірному компресійному приладі за розробленою попередньо методикою при вмісті їх в шарі: 20 %, 40 %, 50 %, 70 % і
90 % жорстви по вазі. В результаті визначено оптимальний склад жорствяно-піщаних витрамбованих шарів, який виявився рівним 50/50 %.

7. Розрахункові характеристики міцності і стисливості піщаних ґрунтів, витрамбованих з крупноуламковими домішками, функціонально залежать від вмісту крупноуламкових фракцій і можуть бути прогнозовані за коефіцієнтом підсилення основи.

8. Розроблено рекомендації з використання характеристик стисливості піщаної основи з підсиленням витрамбованими жорствяно-піщаними прошарками,

18

по оптимальній глибині і ширині їх розташування та оптимальному складу з використанням місцевих матеріалів та устаткування будівельних фірм. В порівнянні з існуючими методами влаштування фундаментів і підготовки піщаних основ дані розробки дозволять підвищити якість і надійність проектування і влаштування основ і фундаментів в умовах сейсмічності і отримати значну економію матеріалів та зниження вартості фундаментів за рахунок збільшення несучої здатності основи.

Основні положення дисертації викладено в працях:

1.

2.

3.

4.

5.

АНОТАЦІЯ

Ваджих Хассан. Піщані ґрунти, витрамбувані з крупноуламковими домішками, як основа фундаментів неглибокого закладання в Сірії. – Рукопис.

Рукопис дисертації представлено на здобуття вченого ступеню кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.02 “Підвалини і фундаменти”. Київ, 2003 рік.

19

У дисертаційній роботі наведено результати експериментальних і теоретичних досліджень піщаних ґрунтів Сірії: їх площа розповсюдження, походження, мінералогічний та гранулометричний склад та фізико-механічні властивості. Розроблено методику підсилення верхніх нещільних горизонтів піщаних відкладів шляхом влаштування витрамбуваної щебенясто- або жорствяно-піщаної підготовки. На базі теоретичних і експериментальних досліджень установлено оптимальні параметри підготовки: її потужність, місце закладання щодо підошви фундаментів, оптимальний вміст крупноуламкових фракцій і їх крупність. Запропоновано методику розрахунку опору ґрунту на стискання та розрахунку фундаментів неглибокого закладання на підсиленій витрамбуваній жорствяно-піщаній основі.

Ключові слова: піщані ґрунти Сірії, витрамбовування, жорствяно-піщаний грунт, крупноуламкові фракції, оптимальний вміст і розрахунковий опір ґрунту.

АННОТАЦИЯ

Ваджих Хассан. Песчаные грунты, вытрамбованные с крупнообломочными добавками, как основание фундаментов неглубокого заложения в Сирии. – Рукопись.

Рукопись диссертации представлена на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.02 “Підвалини і фундаменти”. Киев, 2003 год.

В диссертационной работе приведены результаты экспериментальных и теоретических исследований песчаных грунтов Сирии: их площадь распространения, происхождение, минералогический и гранулометрический состав
и физико-механические свойства. Разработана методика усиления верхних рыхлых горизонтов песчаных отложений путем устройства вытрамбованной щебнисто- или дресвяно-песчаной подготовки. При решении задачи определения оптимальных параметров подготовки были проведены серии испытаний слоистого основания в лотке нагружением круглого жесткого штампа.

20

В лотке формировалось песчаное основание заданной плотности ? = 1,73г/см? при влажности ? = 0,05. Плотность песчаного основания контролировалась методом режущего кольца. Моделировалось слоистое основание. В песчаном основании располагались слои вытрамбованной смеси дресвы и песка. Дресва использовалась гранитная, однородная, диаметром 2,0 и 0,7 см, песчаное основание слагалось из песка средней крупности, однородного, аллювиального, с послойным трамбованием. Упрочненный дресвяно-песчаный слой устраивался на различных глубинах по отношению к подошве штампа: непосредственно под штампом на глубине, равной половине диаметра штампа, и на глубине, равной одному диаметру штампа. Мощность дресвяно-песчаных слоев также варьировала по отношению к диаметру штампа: одно треть, половина и равная диаметру штампа. Нагружение штампа проводилось до предельного состояния слоистого основания и выпора его из-под штампа. Заглубление штампа было равным половине его диаметра. Для выявления оптимального состава дресвяно-песчаных слоев их составляли из различных по содержанию смесей: 20, 40, 50, 70 и 90% дресвы, а также без нее, или только из дресвы. По результатам испытания различных по сложению и составу слоистых оснований установлено, что наименее сжимаемое основание образуется при толщине дресвяно-песчаного слоя не менее половины диаметра штампа и расположении его непосредственно под подошвой штампа при содержании дресвы и щебня 50:50%.

Определены модули сжимаемости всех использованных в испытаниях штампа составах смеси в специальном крупноразмерном компрессионном приборе. На базе теоретических и экспериментальных исследований установлены оптимальные параметры подготовки: ее мощность, место заложения по отношению к подошве фундамента, оптимальное содержание крупнообломочных фракций и их крупность.
Предложена методика расчета сопротивления грунта на сжимаемость и расчета фундаментов неглубокого заложения на усиленном вытрамбованном дресвяно-песчаном основании.

Ключевые слова: песчаные грунты Сирии, вытрамбовывание, дресвяно-песчаный грунт, крупнообломочные фракции, оптимальное содержание и расчетное сопротивление грунта.

21

ANNOTATION

Wajih Hassan. Sandy grounds, tamping with coarse-grained by the components, as the basis of the foundations of superficial location in Syria. – the Manuscript.

The manuscript of a thesis is submitted (shown) on competition of a scientific degree of the candidate of engineering science on a speciality 05.23.02 “Basis foundations”. Kyiv, 2003 уеаr.

In dissertation to activity the outcomes experimental and analytical investigations of sandy grounds of Syria are adduced: their areal limit, parentage, mineralogical both grain composition and physical-mechanical properties. The technique of strengthening (amplification) of the upper friable horizons of sand deposits making of the device tamping crushed-stone or rubblt-sand opening-up is designed. On the basis idealized and experimental researches the optimum parameters of opening-up are established: its power, place of location in relation to a base surface of the foundations, optimum contents coarse-grained of fractions and their fineness of aggregate. The technique of calculation of resistance of a soil on a compressibility and calculation of the foundations of superficial location on reinforced tamping the rubble-sand basis is offered.

Keywords: sandy grounds of Syria, tamping, rubble-sandy ground, coarse-grained of a fraction, optimum contents and computational resistance of a soil.

Підписано до друку 22.09.2003. Формат 60х901/16

Папір офсетний. Гарнітура Таймс. Друк на різографі.

Ум. друк. арк. 0,9. Обл.-вид. арк. 0,9. Ум. фарбовід. 9.

Тираж 100 прим. Видавничий № 7/IV-03. Замовлення № 152/1-03.

КНУБА, Повітрофлотський проспект, 31, Київ-680, 030680

Віддруковано в редакційно-видавничому відділі

Київського національного університету будівництва і архітектури

Свідоцтво про внесення до Державного реєстру суб’єктів

видавничої справи ДК № 808 від 13.02.2002 р.