Помощь студентам в учебе
Изучение напряженно-деформированного состояния грунтового массива по ул.Корост ылева, 6, г.Ленинск-Кузнецкий
|
ВВЕДЕНИЕ 11
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ОБ АРМИРОВАНИИ ГРУНТОВЫХ ОСНОВАНИЙ 14
1.1. Армирование грунта - история вопроса 14
1.2. Способы армирования грунта 13
1.3. Виды арматуры и ее применение 26
ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ТЕРРИТОРИИ ГОРОДА ЛЕНИНСК-КУЗНЕЦКИЙ 27
2.1. Физико-географические условия территории исследования 27
2.2. Климатические особенности 29
2.3. Гидрологические особенности 30
2.4. Геоморфологические условия 33
2.5. Геологическое строение 34
2.6. Гидрогеологические особенности 38
2.7. Геологические процессы и явления 40
ГЛАВА 3. ОЦЕНКА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ 43
3.1. Характеристика инженерно-геологических условий площадки 43
3.2. Создание модели грунтового массива МКЭ 55
3.3 Оценка напряженно-деформиованного состояния грунтового массива после изменения этажности 60
3.4.Оценка напряженно-деформиованного состояния грунтового массива после армирования основания 62
3.5. Обсуждение результатов моделирования 64
ГЛАВА 4. ОБОСНОВАНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ (СХЕМ АРМИРОВАНИЯ ОСНОВАНИЙ ) 65
4.1 Влияние армирования на несущую способность грунтов 65
4.3 Оценка выбранных мероприятий инженерной защиты с точкия зрения
эффективности 83
ГЛАВА 5. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 86
ГЛАВА 6. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 93
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 109
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 111
Приложение A The current state of the methods for reinforcing soil bases 118
Приложение 1 (Демонстрационный лист)
Приложение 2 (Демонстрационный лист)
Приложение 3 (Демонстрационный лист)
Приложение 4 (Демонстрационный лист)
Приложение 5 (Демонстрационный лист)
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ОБ АРМИРОВАНИИ ГРУНТОВЫХ ОСНОВАНИЙ 14
1.1. Армирование грунта - история вопроса 14
1.2. Способы армирования грунта 13
1.3. Виды арматуры и ее применение 26
ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ТЕРРИТОРИИ ГОРОДА ЛЕНИНСК-КУЗНЕЦКИЙ 27
2.1. Физико-географические условия территории исследования 27
2.2. Климатические особенности 29
2.3. Гидрологические особенности 30
2.4. Геоморфологические условия 33
2.5. Геологическое строение 34
2.6. Гидрогеологические особенности 38
2.7. Геологические процессы и явления 40
ГЛАВА 3. ОЦЕНКА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ 43
3.1. Характеристика инженерно-геологических условий площадки 43
3.2. Создание модели грунтового массива МКЭ 55
3.3 Оценка напряженно-деформиованного состояния грунтового массива после изменения этажности 60
3.4.Оценка напряженно-деформиованного состояния грунтового массива после армирования основания 62
3.5. Обсуждение результатов моделирования 64
ГЛАВА 4. ОБОСНОВАНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ (СХЕМ АРМИРОВАНИЯ ОСНОВАНИЙ ) 65
4.1 Влияние армирования на несущую способность грунтов 65
4.3 Оценка выбранных мероприятий инженерной защиты с точкия зрения
эффективности 83
ГЛАВА 5. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 86
ГЛАВА 6. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 93
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 109
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 111
Приложение A The current state of the methods for reinforcing soil bases 118
Приложение 1 (Демонстрационный лист)
Приложение 2 (Демонстрационный лист)
Приложение 3 (Демонстрационный лист)
Приложение 4 (Демонстрационный лист)
Приложение 5 (Демонстрационный лист)
Объектом исследования является грунтовое основание храма Иверской иконы
Божией Матери в г. Ленинск–Кузнецкий.
Цель работы – изучить характер распределения напряжений в основании, оценить
влияние армирования на несущую способность и деформативность основания.
В процессе исследования проводилось изучение напряженно-деформированного
состояния грунтового массива по ул. Коростылева, стр. 6 в г. Ленинск–Кузнецкий.
Область применения. Метод армирования грунтов применяется при укреплении и
обустройстве оснований с любыми грунтовыми условиями, в частности, слабых
природных оснований и зыбких грунтов. Инъекционное укрепление грунтов при
строительстве подземных сооружений следует применять для преодоления участков
несвязных водонасыщенных и нарушенных скальных грунтов ликвидации водопритоков
в подземные выработки и сооружения, устройства ограждений котлованов, защитных
экранов (завес), укрепления оснований и фундаментов зданий и других сооружений,
находящихся в зоне влияния строительства. Армирование используют при устройстве
дорог, плотин, дамб, насыпей, откосов, оснований и др. Метод армирования нашел
широкое распространение во многих странах мира.
Экономическая эффективность / значимость работы. Метод, используемый для
усиления фундамента храма, высоконапорной инъекцией цементно - песчаного раствора
под фундамент (цементации). Для повышения прочности грунтового основания за счет
устройства свай и увеличения площади их опирания на грунт с одновременным
снижением трудоемкости и материалоемкости. Это способ является наиболее
экономичным и щадящим для здания
В будущем планируется: установить зависимости, оценивающие влияние глубины
заложения армирующих элементов и их геометрических размеров на напряженнодеформированное состояние.
Магистерская диссертация выполнена в текстовом редакторе Miсrosoft Word 2010,
рисунки и графические приложения выполнены в программе AutoCAD 2016, при
построении моделей грунтов использована программа PLAXIS, при построении таблиц
использован табличный процессор Miсrosoft Excel 2010.11
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. В последние годы в строительной практике все чаще
приходится проектировать объекты с наращиванием этажности на фундаментах, не
рассчитанных на это. Использование этих участков без специальной инженерной
подготовки невозможно[4]. Особенно перспективным становится метод армирования
грунтов, получивший широкое распространение в дорожном строительстве и при
возведении опорных сооружений, т.к. позволяет снизить материалоемкость и стоимость
усиления фундаментов, повысить распределительную способность основания. В
диссертации освещено изучение инженерно-геологических условий площадки храма
Иверской иконы Божией Матери. В административном отношении площадка
расположена по адресу: ул. Коростылева, 6 в г. Ленинск - Кузнецкий при усилении
грунтового основания храма методом высоконапорной инъекции цементно - песчаного
раствора под фундаменты. Выполнена оценка напряженно-деформированного состояния
грунтового основания до наращивания этажности, после внепроектного увеличения
высоты сооружения и усиления фундамента.
Цель работы изучить характер распределения напряжений в основании оценить
влияние армирования на несущую способность и деформативность основания.
Задачи работы
Анализ отечественного и зарубежного опыта армирования грунтов по
литературным и фондовым источникам.
Сбор систематизация и анализ имеющихся территориальных геологических и
гидрогеологических сведений по результатам инженерных изысканий.
Составление модели грунтового массива методом конечных элементов (МКЭ).
Моделирование изменений напряженно деформированного состояния грунтового
основания после усиления.
Проверка эффективности выбранных мероприятий инженерной защиты (схемы
армирования).
Научная новизна работы
Установить зависимости, оценивающие влияние армирующих элементов на
напряженно-деформированное состояние.
Автор будет защищать
Результаты исследований влияния армирования на деформативность и несущую
способность армированного основания.
Результаты исследований по влиянию армирования на развитие напряжений в
грунте.
Во введении обоснованы актуальность проблемы, определены задачи исследований.
В первой главе, которая является обзорной, дан анализ экспериментальных и
теоретических работ российских и зарубежных авторов по теме диссертации.
В главе описана история развития и область применения армирования, указаны
различные способы армирования основания (вертикальное, горизонтальное), виды
арматуры (стержни, сетки, металлические волокна), требования, предъявляемые к
арматуре, защитному покрытию, засыпки в США, Франции, Индии, Англии [4].
Во второй главе описаны особенности инженерно-геологических условий
территории, описана история города Ленинск-Кузнецкий, охарактеризованы
климатические, гидрологические, геоморфологические особенности, геологические и
гидрогеологические особенности, геологические процессы и явления.12
Божией Матери в г. Ленинск–Кузнецкий.
Цель работы – изучить характер распределения напряжений в основании, оценить
влияние армирования на несущую способность и деформативность основания.
В процессе исследования проводилось изучение напряженно-деформированного
состояния грунтового массива по ул. Коростылева, стр. 6 в г. Ленинск–Кузнецкий.
Область применения. Метод армирования грунтов применяется при укреплении и
обустройстве оснований с любыми грунтовыми условиями, в частности, слабых
природных оснований и зыбких грунтов. Инъекционное укрепление грунтов при
строительстве подземных сооружений следует применять для преодоления участков
несвязных водонасыщенных и нарушенных скальных грунтов ликвидации водопритоков
в подземные выработки и сооружения, устройства ограждений котлованов, защитных
экранов (завес), укрепления оснований и фундаментов зданий и других сооружений,
находящихся в зоне влияния строительства. Армирование используют при устройстве
дорог, плотин, дамб, насыпей, откосов, оснований и др. Метод армирования нашел
широкое распространение во многих странах мира.
Экономическая эффективность / значимость работы. Метод, используемый для
усиления фундамента храма, высоконапорной инъекцией цементно - песчаного раствора
под фундамент (цементации). Для повышения прочности грунтового основания за счет
устройства свай и увеличения площади их опирания на грунт с одновременным
снижением трудоемкости и материалоемкости. Это способ является наиболее
экономичным и щадящим для здания
В будущем планируется: установить зависимости, оценивающие влияние глубины
заложения армирующих элементов и их геометрических размеров на напряженнодеформированное состояние.
Магистерская диссертация выполнена в текстовом редакторе Miсrosoft Word 2010,
рисунки и графические приложения выполнены в программе AutoCAD 2016, при
построении моделей грунтов использована программа PLAXIS, при построении таблиц
использован табличный процессор Miсrosoft Excel 2010.11
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. В последние годы в строительной практике все чаще
приходится проектировать объекты с наращиванием этажности на фундаментах, не
рассчитанных на это. Использование этих участков без специальной инженерной
подготовки невозможно[4]. Особенно перспективным становится метод армирования
грунтов, получивший широкое распространение в дорожном строительстве и при
возведении опорных сооружений, т.к. позволяет снизить материалоемкость и стоимость
усиления фундаментов, повысить распределительную способность основания. В
диссертации освещено изучение инженерно-геологических условий площадки храма
Иверской иконы Божией Матери. В административном отношении площадка
расположена по адресу: ул. Коростылева, 6 в г. Ленинск - Кузнецкий при усилении
грунтового основания храма методом высоконапорной инъекции цементно - песчаного
раствора под фундаменты. Выполнена оценка напряженно-деформированного состояния
грунтового основания до наращивания этажности, после внепроектного увеличения
высоты сооружения и усиления фундамента.
Цель работы изучить характер распределения напряжений в основании оценить
влияние армирования на несущую способность и деформативность основания.
Задачи работы
Анализ отечественного и зарубежного опыта армирования грунтов по
литературным и фондовым источникам.
Сбор систематизация и анализ имеющихся территориальных геологических и
гидрогеологических сведений по результатам инженерных изысканий.
Составление модели грунтового массива методом конечных элементов (МКЭ).
Моделирование изменений напряженно деформированного состояния грунтового
основания после усиления.
Проверка эффективности выбранных мероприятий инженерной защиты (схемы
армирования).
Научная новизна работы
Установить зависимости, оценивающие влияние армирующих элементов на
напряженно-деформированное состояние.
Автор будет защищать
Результаты исследований влияния армирования на деформативность и несущую
способность армированного основания.
Результаты исследований по влиянию армирования на развитие напряжений в
грунте.
Во введении обоснованы актуальность проблемы, определены задачи исследований.
В первой главе, которая является обзорной, дан анализ экспериментальных и
теоретических работ российских и зарубежных авторов по теме диссертации.
В главе описана история развития и область применения армирования, указаны
различные способы армирования основания (вертикальное, горизонтальное), виды
арматуры (стержни, сетки, металлические волокна), требования, предъявляемые к
арматуре, защитному покрытию, засыпки в США, Франции, Индии, Англии [4].
Во второй главе описаны особенности инженерно-геологических условий
территории, описана история города Ленинск-Кузнецкий, охарактеризованы
климатические, гидрологические, геоморфологические особенности, геологические и
гидрогеологические особенности, геологические процессы и явления.12
В настоящее время постоянно увеличиваются объемы реконструкции и
восстановления зданий, уплотняется существующая застройка городских территорий.
Надстройка дополнительных этажей, устройство пристроек, замена несущих
строительных конструкций здания, техническое перевооружение предприятий
сопровождается ростом нагрузок на фундаменты. Также за период длительной
эксплуатации зданий возможно ухудшение строительных свойств грунтов оснований,
разрушение конструкций фундаментов, нарушение условий их устойчивости. В
результате здания претерпевают осадка, в основном неравномерные, и возникает
опасность разрушения надземных строительных конструкций. При решении этих
вопросов часто требуется проведение дорогостоящих работ по упрочнению грунтов
оснований и усилению фундаментов зданий. Метод укрепления грунтов выбирается на
этапе проектирования строительного объекта на основании инженерно-геологических
изысканий, требований экологии и технико-экономического сравнения вариантов
укрепления грунта.
В работе рассмотрено изменение напряженно-деформированного состояния
грунтового основания на площадке возведения храма в г. Ленинск-Кузнецкий. В
административном отношении площадка расположена по адресу: ул. Коростылева, 6. Она
слабо наклонена в северо-западном направлении. Здание храма прямоугольной формы с
размерами в крайних осях 33,28*25,78 с переменной высотой от 4,71 до 38 м с тремя
круглыми алтарями. Материал фундаментов - монолитный железобетон, стены –
кирпичные перекрытие – монолитное железобетонное. В настоящее время строительство
близится к завершению, уже действует один из приделов нового храма, однако при
внепроектном увеличении высоты здания в 2014 г. в фундаменте появились трещины,
что потребовало привлечения специалистов по обследованию площадки. В 2015 г. ООО
«Геотехника» провела работы обследованию и усилению фундамента армированием,
материалы этих работ использованы при написании данной работы.
Изучение напряженно-деформированного состояния грунтового массива
проводилось мною для выбранного объекта в программах PLAXIS. На базе основной
модели были созданы клоны, в которых изменялись условия нагружения фундамента,
моделировалось усиление грунтового основания. Так, во второй модели показано
изменение нагрузки на центральную часть плиты при наращивании высоты храма, в
третьей модели – упрочнение массива. Представлены результаты расчета напряженнодеформированного состояния грунтового основания. Расчеты вертикальных
перемещений по первой модели составили 3,67 мм, расчеты вертикальных перемещений
по второй модели с наращиванием этажности составили 7,90 мм, расчеты вертикальных
перемещений по третьей модели с упрочнением грунтового основания – 6,53 мм. По
расчетным сечениям прослеживается несимметричное распределение напряженийдеформаций, связанное, главным образом, с несимметричностью конструкций подземной
части здания, усиления фундаментов буроинъекционными сваями.
Для изучения влияния армирования на механические свойства грунтов,
использованы данные ООО "НООЦЕНТР" на двух площадках: административного
здания ОАО «Кузбассэнерго» и опытно-производственном полигоне ООО
«НООЦЕНТР». Экспериментальными исследованиями установлено, что физикомеханические свойства грунтов в естественных условиях могут с достаточной степенью
надежности определяться через соотношения скоростей продольных Vp и поперечных Vs
волн с помощью статистических зависимостей. С целью расширения возможностей
сейсмического геоконтроля были проведены натурные комплексные исследования при110
восстановления зданий, уплотняется существующая застройка городских территорий.
Надстройка дополнительных этажей, устройство пристроек, замена несущих
строительных конструкций здания, техническое перевооружение предприятий
сопровождается ростом нагрузок на фундаменты. Также за период длительной
эксплуатации зданий возможно ухудшение строительных свойств грунтов оснований,
разрушение конструкций фундаментов, нарушение условий их устойчивости. В
результате здания претерпевают осадка, в основном неравномерные, и возникает
опасность разрушения надземных строительных конструкций. При решении этих
вопросов часто требуется проведение дорогостоящих работ по упрочнению грунтов
оснований и усилению фундаментов зданий. Метод укрепления грунтов выбирается на
этапе проектирования строительного объекта на основании инженерно-геологических
изысканий, требований экологии и технико-экономического сравнения вариантов
укрепления грунта.
В работе рассмотрено изменение напряженно-деформированного состояния
грунтового основания на площадке возведения храма в г. Ленинск-Кузнецкий. В
административном отношении площадка расположена по адресу: ул. Коростылева, 6. Она
слабо наклонена в северо-западном направлении. Здание храма прямоугольной формы с
размерами в крайних осях 33,28*25,78 с переменной высотой от 4,71 до 38 м с тремя
круглыми алтарями. Материал фундаментов - монолитный железобетон, стены –
кирпичные перекрытие – монолитное железобетонное. В настоящее время строительство
близится к завершению, уже действует один из приделов нового храма, однако при
внепроектном увеличении высоты здания в 2014 г. в фундаменте появились трещины,
что потребовало привлечения специалистов по обследованию площадки. В 2015 г. ООО
«Геотехника» провела работы обследованию и усилению фундамента армированием,
материалы этих работ использованы при написании данной работы.
Изучение напряженно-деформированного состояния грунтового массива
проводилось мною для выбранного объекта в программах PLAXIS. На базе основной
модели были созданы клоны, в которых изменялись условия нагружения фундамента,
моделировалось усиление грунтового основания. Так, во второй модели показано
изменение нагрузки на центральную часть плиты при наращивании высоты храма, в
третьей модели – упрочнение массива. Представлены результаты расчета напряженнодеформированного состояния грунтового основания. Расчеты вертикальных
перемещений по первой модели составили 3,67 мм, расчеты вертикальных перемещений
по второй модели с наращиванием этажности составили 7,90 мм, расчеты вертикальных
перемещений по третьей модели с упрочнением грунтового основания – 6,53 мм. По
расчетным сечениям прослеживается несимметричное распределение напряженийдеформаций, связанное, главным образом, с несимметричностью конструкций подземной
части здания, усиления фундаментов буроинъекционными сваями.
Для изучения влияния армирования на механические свойства грунтов,
использованы данные ООО "НООЦЕНТР" на двух площадках: административного
здания ОАО «Кузбассэнерго» и опытно-производственном полигоне ООО
«НООЦЕНТР». Экспериментальными исследованиями установлено, что физикомеханические свойства грунтов в естественных условиях могут с достаточной степенью
надежности определяться через соотношения скоростей продольных Vp и поперечных Vs
волн с помощью статистических зависимостей. С целью расширения возможностей
сейсмического геоконтроля были проведены натурные комплексные исследования при110