ЛЕ СУАН ТХО

ОБЕСПЕЧЕНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ СЛАБЫХ ОСНОВАНИИ ДОРОЖНЫХ НАСЫПЕЙ С ПОМОЩЬЮ ГРУНТОЦЕМЕНТНЫХ СВАЙ

(05.23.11— Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва 2011

Работа выполнена в Московском автомобильно-дорожном государственном техническом университете на кафедре «Инженерная геология и геотехника».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Добров Эдуард Михайлович

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Казарновский Владимир Давидович

кандидат технических наук, доцент Кириллова Наталия Юрьевна

Ведущая организация: РОСДОРНИИ, ФГУП

Защита диссертации состоится 17 марта 2011 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.126.02 ВАК в Московском автомобильно - дорожном государственном техническом университете (МАДИ) по адресу:

125319, Москва, А - 319, Ленинградский проспект, 64, ауд. 42.

Просьба высылать отзывы в количестве двух экземпляров, заверенные печатью, по указанному адресу. Копию отзыва просим прислать по

E-mail: uchsovet@madi.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ.

Автореферат разослан "8" февраля 2011 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Кандидат технических наук, профессор Борисюк Н.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние годы за рубежом и в России значительное развитие в гражданском и транспортном строительстве получает технология струйной цементации (jet-grouting) слабых оснований, которая отличается высокой эффективностью, скоростью сооружения грунтоцементных конструкций в сложных инженерно-геологических условиях. Струйная цементация грунтов (jet-grouting) представляет собой метод закрепления грунтов, основанный на одновременном разрушении и перемешивании грунта высоконапорной струей цементного раствора. В результате струйной цементации в грунте образуются цилиндрические колонны-сваи диаметром до 2000 мм. Грунтоцементные сваи по своей структуре имеют значительное сходство с буронабивными сваями, что позволяет при проектировании свайных фундаментов использовать СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты». Однако при использовании грунтоцементных свай для усиления слабых оснований в дорожном строительстве определение несущей способности грунтоцементных свай по приведенными критериям является недостаточными, т.к. не позволяет оценить характер работы насыпного и слабого грунта в межсвайном пространстве в зависимости от их прочностных характеристик и параметров свайной конструкции.

Вместе с тем проблема расширения спектра технологических и конструктивных мер по увеличению несущей способности слабых оснований приобретает особую актуальность в случаях реконструкции участков автомобильных дорог, расположенных на слабых основаниях, когда требуется повысить капитальность дорожных одежд и жесткость дорожной конструкции в целом.

Цель и задачи исследований.

В этой связи целью диссертационной работы является разработка теоретических и методических основ прогноза степени увеличения общей несущей способности слабых оснований дорожных насыпей за счет устройства вертикальных грунтоцементных свай.

В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи исследований.

Обобщить накопленный опыт отечественного и зарубежного транспортного строительства в области обеспечения стабильности дорожных конструкций на слабых грунтах.

Рассмотреть и проанализировать основные особенности использования струйной технологии в гражданском и транспортном строительстве.

Разработать теоретические основы оценки степени изменения деформационных свойств слабых оснований, усиленных грунтоцементными сваями.

Выявить основанные закономерности работы слабых грунтов в межсвайном пространстве, а также слоя насыпных грунтов на основаниях, усиленных грунтоцементными сваями.

Методами математического моделирования (МКЭ) провести изучение особенностей НДС слабых оснований дорожных насыпей, усиленных грунтоцементными сваями, и сопоставить полученные результаты с теоретическими предпосылками работы грунтовых свай-дрен.

Использовать результаты исследований для прогноза осадок слабого основания на реальном транспортном объекте и разработать рекомендации по совершенствованию существующей методики применения грунтоцементных свай в дорожном строительстве.

Методика исследований.

Для решения поставленных задач аналитически и на основе использования программы «Plaxis», реализующая метод конечных элементов (МКЭ), изучены особенности формировании напряженно–деформированного состояния (НДС) слоя насыпного грунта и элемента грунтовой толщи слабого основания, моделирующего условия работы слабого грунта в зоне действия грунтоцементной сваи.

Научная новизна работы:

на базе решений Миндлина-Лапшина, получены расчетные зависимости, позволяющие произвести аналитическую оценку характера влияния бокового трения на величину НДС слабого грунта в окрестностях одиночной грунтоцементной сваи и в межсвайной зоне;

установлено, что силы трения, возникающие на контакте боковая поверхность грунтоцементной сваи-слабый грунт, существенно уменьшают величину сжимающих напряжений, действующих в слабом грунте вблизи одиночной грунтоцементной сваи или в межсвайном пространстве при наличии группы свай;

установлено, что закономерности формирования компонентов напряженно-деформированного состояния (НДС) слабых оснований дорожных насыпей при наличии грунтоцементных свай отличаются от аналогичных условий формирования НДС в случае применения грунтовых свай-дрен;

получены расчетные зависимости, позволяющие обобщенно определить возможную степень уменьшения прогнозируемой осадки слабого основания в целом за счет его усиления грунтоцементными сваями и роста его модуля деформации;

методами численного анализа (МКЭ) установлено, что условия формирования НДС толщи насыпных грунтов, перекрывающих свайное основание, несколько отличаются от условий применения для этой цели свай-дрен и из-за повышенной своей жесткости требуют более мощных слоев насыпного грунта для исключения его неравномерных осадок;