Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


Моделирование осадки несущих грунтов при взаимном влиянии соседних зданий на подтопляемых территориях

Работа №40297

Тип работы

Магистерская диссертация

Предмет

геология и минералогия

Объем работы39
Год сдачи2019
Стоимость5700 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
203
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 7
Раздел 1 Объект исследования 11
1. 1. Геолого-технологические риски при строительстве 12
1. 2. Факторы влияния в г. Санкт-Петербург 12
Раздел 2 Физико-географические условия 14
2. 1. Местоположение участка работ 14
2. 2. Геоморфологические условия 14
2. 3. Климатические условия 15
Раздел 3 Геологические условия 16
3. 1. Общее геологическое строение 16
3. 2. Общие гидрогеологические условия 17
3. 3. Тектонические условия 18
Раздел 4 Инженерно-геологические условия площадки строительства 19
4. 1 Физико-механические свойства грунтов на территории строительства 23
4.2 Выводы 25
Раздел 5 Моделирование 27
5. 1 Описание модели и вывод уравнений 27
1. 2 Задание граничных условий 30
5. 3 Описание процедуры вычислений 30
5. 4 Результаты 32
Раздел 6 Рекомендации 36
Заключение 37
Список использованных источников

Строительство в сложных инженерно-геологических условиях (просадочные, насыпные и слабые водонасыщенные грунты) с воздействием агрессивной среды требует исключения рисков, связанных с ошибками, допущенными на этапах изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации. Особенно это актуально для г. Санкт-Петербург. На данный территории широко развиты слабые водонасыщенные, насыпные, либо заторфованные грунты. На свойства этих грунтов оказывают влияние не только факторы, связанные с процессом строительства, но также и те, которые возникают при эксплуатации территории. Оптимизация строительства и эксплуатации многих зданий и сооружений на сегодняшний день показывает, что при определённых инженерно-геологических условиях эти здания иногда получают резко неравномерные осадки, которые приводят к их деформации и возможному разрушению. Например, возможны деформации зданий, связанные с развитием карстовых и суффозионных явлений из-за аварий инженерных коммуникаций. Это вызывает необходимость изучения свойств этих грунтов, их поведения в процессах возведения и эксплуатации зданий, что предполагает более детальное изучение именно вопросов, связанных с их деформацией при фильтрационной консолидации.
Консолидация грунта - это повышение плотности грунта под воздействием нагрузки во времени. В процессе консолидации грунта объем воды в единице объема грунта уменьшается вследствие ее отжатия (фильтрации) при действии внешней нагрузки и грунт уплотняется [1]. В зависимости от характера грунта следует различать два типа процесса консолидации. Консолидация первого типа наблюдается в грунтах со слабыми водно-коллоидными связями (пылеватые и песчанистые глинистые грунты), обусловливается водопроницаемостью грунта и условиями оттока выжимаемой из грунта воды; это так называемая фильтрационная консолидация. Консолидация второго типа наблюдается в глинистых грунтах со значительными водно-коллоидными структурными связями, которые осложняют процесс уплотнения.
Актуальностью работы является прогнозирование и снижение риска развития аварийных ситуаций при строительстве комплексов зданий на территориях со слабыми водонасыщенными грунтами.
Объектом исследования является участок проектируемого строительства многоквартирных домов со встроенными помещениями и подземными автостоянками, расположенный по адресу: Санкт-Петербург, Пулковское шоссе, дом 103.
Степень разработанности:
В области механики грунтов Н. М. Герсеванов, В. А. Флорин, П. Л. Иванов численно решали уравнения фильтрации сжимающихся грунтов. Такие уравнения относятся к теории фильтрационной консолидации, разработанной К. Терцаги. Искомой функцией в них является так называемое поровое давление, которое можно записывать через напор в грунтовых водах H, так как поровое давление по К. Терцаги есть избыточное давление в грунтовой воде над установившимся гидростатическим давлением в естественном состоянии грунта.
Теория Карла Терцаги основывалась на некоторых достаточно распространённых фактах, которые могут быть задействованы в геотехнических работах. Среди них есть предположение о том, что соотношение сжимаемости почвы и гидравлической проводимости являются относительно постоянными процессом консолидации. Большинство грунтов, для которых применяется эта теория, в начале процесса консолидации относительно плотные, так что объемная деформация является небольшой. Для таких грунтов, сжимаемость и гидравлическая проводимость могут изменятся только в пределах небольших процентов, при этом постоянно взаимодействуя друг с другом [5]. Поскольку в выводе теории Терцаги было допущено несколько упрощений, то применение этой теории во многих практических проблемах, особенно в отношении мягких глин, может привести к значительным ошибкам. В частности, предположение о постоянном значении коэффициента консолидации, в процессе консолидации является одним из основных ограничений теории Терцаги. Кроме того, коэффициент консолидации определяется на основе нескольких эмпирических соотношений, а также с использованием графических процедур, носящих эмпирический характер [3]. Не так давно были достигнуты новые результаты в численном решении комплекса задач и нелинейных уравнений в частных производных и в привидении их к более реалистичным показателям, но с минимальным упрощением для физических явлений, таких как консолидация. В последние несколько десятилетий были предприняты некоторые попытки для преодоления основных недостатков теории Терцаги.
Цель работы:
Оценить методом компьютерного моделирования взаимное влияние близко расположенных зданий на осадку грунтов в пределах площадки строительства первой очереди жилого комплекса «Планетоград».
- изучение инженерно-геологических условий участка работ,
- изучение гидрогеологических условий участка работ,
- получение сведений о прочностных и деформационных характеристиках грунта,
- проведение расчетов и построение модели,
- оценка рисков осадки грунта основания,
- выработка рекомендации по минимизации рисков
Научная новизна:
В результате проведенных исследований расширена область применения теории фильтрационной консолидации для расчета дополнительной осадки зданий с плитными фундаментами на разной глубине заложения и при строительстве на соседних площадках. Установлено, что изменение фильтрационных характеристик грунтов оснований может привести к аварийным ситуациям при эксплуатации зданий и сооружений [2]. Доказана необходимость определения коэффициентов фильтрации грунтов по двум взаимно-перпендикулярным направлениям при инженерно-геологических изысканиях для выявления и учета фильтрационной анизотропии при проектировании оснований и фундаментов^
Теоретическая и практическая значимость работы:
В настоящее время особую актуальность приобрели проблемы строительства новых и реконструкции существующих объектов в районах распространения слабых водонасыщенных грунтов. При этом возникают не только технологические трудности, связанные с производством работ в особых условиях распространения слабых грунтов, но и повышенные требования к проектным решениям в этой области, как на стадии конструирования, так и во время расчета. В целом проблема является весьма многогранной и, в частности, связана с использованием в основании таких конструкций глинистых водонасыщенных грунтов, для которых свойственны неоднородность, фильтрационная анизотропия и способность разжижаться при нарушении структуры из-за содержания воды [3].
В связи с этим исследование несущей способности водонасыщенного глинистого грунта в основании сооружений в процессе фильтрационной консолидации
является актуальной геотехнической проблемой, имеющей существенное практическое значение и определяющей, в значительной степени, эффективность капитальных вложений, надёжность и нормальную эксплуатацию сооружений. Однако, несмотря на успешное строительство и эксплуатацию многих промышленных и гражданских сооружений, построенных на слабых водонасыщенных грунтах, на практике приходится сталкиваться с авариями и большими деформациями подобных сооружений [2]. Причем анализ показывает, что причина аварий кроется в неправильной информации о неоднородности грунтов.
Методология и методы исследования:
Теория линейной и упругой консолидации, разработанная Карлом Терцаги, обычно используется для оценки характеристик консолидации мелкозернистой почвы. Были предприняты значительные меры для лучшего понимания того, как происходит консолидация в грунте и какие факторы влияют на этот процесс. Карл Терцаги был одним из первых, кто разработал аналитическую теорию для объяснения и прогнозирования любых процессов в мелкозернистых грунтах [4]. Основной задачей теории фильтрационной консолидации является определение осадки слоя грунта под действием сплошной нагрузки, а также определение времени, за которое произойдет эта осадка.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь студентам в написании работ!


По итогам проделанной работы были решены следующие задачи:
Показан прогноз изменений деформации грунта на площадке строительства жилого комплекса в г. Санкт-Петербург.
Оценены риски развития осадки на объекте строительства с помощью компьютерного моделирования фильтрационной консолидации в несущих грунтах.
Изучены инженерно-геологические условия площадки и ГОСТы, СП и проектная документация.
Проведены расчёты осадки фундамента по СП 22.13330.2016 [16] методом конечных разностей, который имеет более широкое применение для сложных конструкций, для сложного взаиморасположения зданий. Результаты получились с небольшим расхождением, поэтому этот метод может использоваться для предварительной оценки рисков.
Выполнены расчёты и оценено взаимное влияние соседних фундаментов, расположенных на разной глубине, что трудно выполнимо для фундаментов сложной конфигурации с помощью рекомендаций СП 22.13330.2016 [16].
Выработаны рекомендации по минимизации рисков.



1 Мащенко А.В., Пономарев А.Б.,. Сычкина Е.Н., Специальные методы механики грунтов и механики скальных пород. с.10 - Пермь. ПНИПУ,2014 г.
2 Соболев А.А. Расчёт времени консолидации грунта с учётом фильтрационной анизотропии. Пользуновский альманах № 3, Барнаул. 213 стр., 2016 г.
3 Дасибеков А.Д., Юнусов А.А., Камбарова О.Б., Полатбек А.М. Консолидация неоднородных грунтовых оснований при устройстве вертикальных дрен. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований.№ 8-3. Казахстан, с. 13-17, 2014 г.
4 Craig, R. F. Craig's Soil Mechanics, New York, NY: Spon Press, 7th ed., pp. 227-276, 2004 year.
5 Brink N.R. Numerical modeling of consolidation processes in hydraulically deposited soils, Colorado State University, Colorado, 2012 year.
6 Abbasi N., Rahimi H.,. Javadi A., Fakher A., Finite difference approach for consolidation with variable compressibility and permeability. Science direct. Computers and Geotechnics 34, pp. 41-52, 2007 year.
7 [Электронный ресурс ] http://www.infoeco.ru
8 СП 45.13330.2012. Земляные сооружения, основания и фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 3.02.01-87
9 СП 22.13330.2011. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*
10 ТСН 50-302-2004. Санкт-Петербург Проектирование фундаментов зданий и сооружений в Санкт-Петербурге
11 Пьянков С.А., Азизов З.К., Основания и фундаменты. УлГТУ, Ульяновск, 197 стр., 2014 г.
12 Васильчук Ю.А., Вознесенский Е.А., Голодковская Г.А., Зиангиров Р.С., Королев В.А., Трофимов В.Т. Грунтоведение, МГУ, Москва, г., 1024 стр., 2005 г.
13 Васильчук Ю.А., Вознесенский Е.А., Голодковская Г.А., Зиангиров Р.С., Королев В.А., Трофимов В.Т. Грунтоведение, МГУ, Москва, г., 1024 стр., 2005 г.
14 [Электронный ресурс] http://studopedia.m/6_107017_dat-ponyatie-o-filtratsionnoy- konsolidatsii-vodonasishchennogo-grunta-prognoz-razvitiya-vo-vremeni-osadok- osnovaniya-po-teorii-filtratsionnoy-konsolidatsii.html
15 Сологаев В. И., Фильтрационные расчёты и компьютерное моделирование при защите от подтопления в городском строительстве , Омск, 416 стр., 2002 г.
16 СП 22.13330.2016. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83* (с Изменением N 1)
17 [Электронный ресурс] http://konstr.narod.ru/dok.htm


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2024 Cервис помощи студентам в выполнении работ