Тер-Мартиросян Армен Завенович

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ФУНДАМЕНТОВ С ОСНОВАНИЕМ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКИХ И ВИБРАЦИОННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ С УЧЁТОМ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ

Специальность 05.23.02 – Основания и фундаменты, подземные сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2010

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении

высшего профессионального образования «Московский государственный строительный университет».

Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор

Бурлаков Виктор Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Добров Эдуард Михайлович

кандидат технических наук, доцент

Прошин Михаил Викторович

Ведущая организация: Филиал «Инженерного центра ЕЭС» - «Институт Теплоэлектропроект», г. Москва

Защита состоится «23» декабря 2010 г. в 16.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.138.08 при ГОУ ВПО Московский государственный строительный университет по адресу: 105082, г. Москва, ул. Спартаковская, д. 2/1, ауд. 212.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Московского государственного строительного университета.

Автореферат разослан «___» ноября 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Знаменский В.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

При проектировании, строительстве и эксплуатации промышленных, гражданских, гидротехнических и транспортных сооружений, а также высотных зданий и комплексов повышенной ответственности возникает необходимость учёта низкочастотных циклических и вибрационных воздействий на грунты основания для количественной оценки их взаимодействия с подземной частью сооружений, с целью определения дополнительных осадок, кренов и устойчивости (общей и локальной).

Количественная оценка взаимодействия таких сооружений с их основанием, для определения дополнительных осадок и кренов, связана с расчётами напряжённо-деформированного состояния (НДС) грунтов оснований с учётом многочисленных факторов, в том числе особенностью силового и физического воздействия (статика, циклика, вибрация) и механических свойств грунтов при таких воздействиях (ползучесть, пластичность).

Опыт строительства и эксплуатации перечисленных видов сооружений и высотных зданий показывает, что длительное циклическое и вибрационное воздействия приводят к накоплению дополнительных (необратимых пластических) деформаций в грунтах оснований и в конечном итоге к дополнительным осадкам и кренам фундаментов сооружений, а порой к потере общей устойчивости, например при разжижении водонасыщенных песков.

Целью работы является изучение и совершенствование методов исследования и описания механических свойств грунтов при статическом, циклическом и вибрационном воздействиях и использование этих свойств для количественной оценки НДС оснований зданий и сооружений повышенной ответственности, в том числе для определения дополнительных осадок, кренов и их устойчивости.

Основные задачи исследований

Для достижения поставленной цели были выполнены следующие виды работ:

Изучение и анализ современного состояния методов исследования и математического описания механических свойств грунтов при статическом, циклическом и вибрационном воздействиях;

Изучение и анализ современных методов количественной оценки НДС оснований сооружений, в том числе дополнительных деформаций, при циклическом и вибрационном воздействиях;

Экспериментальные исследования механических свойств грунтов в лабораторных условиях при компрессии и сдвиге (перекашивании);

Анализ результатов существующих и выполненных экспериментальных исследований и построение новых реологических моделей грунтов на основе совершенствования моделей Максвелла и Кельвина – Фойгта путём учёта упрочнения вязкого и упругого элементов, в нелинейной зависимости от накопленной деформации, а также ввода структурной прочности при компрессии и сдвиге;

Аналитическое и численное решение полученных уравнений для количественной оценки дополнительных деформаций, напряжений и порового давленияв грунтах при циклическом и вибрационном воздействиях.

Решение примеров задач по оценке дополнительных деформаций грунтов в условиях компрессии и сдвига, а также в основании сооружений аналитическим и численным методамипри статическом, циклическом и вибрационном воздействиях с учётом новых моделей грунтов;

Решение примеров задач по оценке дополнительных деформаций в основании сооружений при циклическом и вибрационном воздействиях в упруго – пластической постановке с использованием Plaxisи их анализ.

Научная новизна работы заключается в том, что:

На основе анализа современных экспериментальных и теоретических исследований реологических свойств грунтов построены новые реологические модели, и составлены соответствующие уравнения, учитывающие упрочнение элементов вязкости и упругости в зависимости от накопленной деформации скелета грунта, а также учитывающие структурную прочность сжатия и

Показано, что предложенные реологические модели позволяют описать остаточные деформации и напряжения, а также семейство кривых ползучести при сдвиге в режиме статического и кинематического нагружения, что имеет важное значение.

На основе новых реологических моделей скелета грунта построены новые уравнения для не полностью водонасыщенного грунта, решение которых позволяет количественно прогнозировать процесс накопления порового давления во времени в условиях отсутствия дренажа при статическом, циклическом и вибрационном воздействиях.