ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКЦИОНЕРНАЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ
КОМПАНИЯ «ЎЗБЕКИСТОН ТЕМИР ЙЎЛЛАРИ»
ТАШКЕНТСКИЙ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
На правах рукописи
УДК 624.159.5
Хасанов Зохир Аскарович
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОПРОСОВ ПРОЧНОСТИ ГРУНТОВ,
УСТОЙЧИВОСТИ И ЭФФЕКТИВНЫХ МЕТОДОВ
ПРОТИВООПОЛЗНЕВЫХ МЕРОПРИЯТИЙ В ГОРНЫХ,
ПРЕДГОРНЫХ ТЕРРИТОРИЯХ УЗБЕКИСТАНА
05.23.02 - Основания, фундаменты и подземные сооружения
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Ташкент - 2012
2
Работа выполнена в Самаркандском государственном архитектурно –
строительном институте имени Мирзо Улугбека.
Научный руководитель:
доктор технических наук, доцент
Маджидов Ином Уришевич
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор
Хожметов Гоибназар Ходиевич
кандидат технических наук
Усмонходжаев Илхом Иномович
Ведущая организация:
Джиззакский политехнический
институт
Защита диссертации состоится «30» Апреля 2012 г. в 16:00 часов на
заседании
разового
специализированного
объединённого
совета
К.018.01.01 при Ташкентском институте инженеров железнодорожного
транспорта по адресу: 100167, г. Ташкент, ул. Адылходжаева 1.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ташкентского
института инженеров железнодорожного транспорта.
Автореферат разослан «28» Марта 2012 г.
Ученый секретарь
специализированного совета,
кандидат технических наук,
доцент Ф.Ф.Каримова
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы.
Горные и предгорные территории Узбекиста-
на подвержены оползневым процессам. Они наносят большой ущерб на-
родному хозяйству. Эти процессы представляют опасность для человече-
ской жизни и препятствуют нормальной эксплуатации зданий и инженер-
ных сооружений. По этой причине предупреждение оползневых процессов
и применение соответствующих противооползневых конструкций имеет
большое народно-хозяйственное значение.
Точность полученных результатов зависит от правильного выбора рас-
чётных моделей, качественных и количественных показателей определе-
ния литологического сложения, физических, деформационных и прочност-
ных характеристик грунтов. Также важной задачей является определение
численных значений оползневого давления грунтов на ограждающие кон-
струкции. Прежде чем применять те или иные расчётные модели, следует
предварительно обосновать их соответствие с реальными свойствами
грунтов. Определение основных расчётных параметров грунтов, правиль-
ность выбора расчётной модели, методов расчёта устойчивости склонов и
величины оползневого давления является важной и актуальной проблемой,
решение которой позволит повысить надежность и эффективность проти-
вооползневых конструкций.
Степень изученности проблемы.
Предгорные зоны восточной части
Узбекистана в той или иной степени подвержены оползневым явлениям.
По этой причине в этих регионах очень часто возникают оползни, которые
наносят колоссальный ущерб народному хозяйству. Учитывая важность в
народном хозяйстве этой проблемы, в Узбекистане, решением этих про-
блем поручены государственному ведомству по Геологии. Оно имеет тер-
риториальное подразделение «Оползневые станции» и «Гидрогеологиче-
ские службы». Эти службы ведут наблюдательные и инструментальные
исследования. К сожалению, они не могут спрогнозировать и определить
численные значения коэффициента устойчивости оползневого склона и
предлагать конкретные конструктивные решения, направленные на их ста-
билизацию. Такие количественные данные как коэффициент устойчивости,
оползневое давление, НДС и др. можно получить только методами расчё-
тов механики грунтов.
Из литературы известно, большое количество работ, посвящённых изу-
чению расчётных моделей грунта, НДС, коэффициента устойчивости и
оползневого давления склонов и откосов на ограждающие конструкции.
Однако расхождение между расчётными и наблюдаемыми в природе про-
цессов оползней, и эксплуатации противоудерживающих конструкций за-
ставляют уточнять расчётные модели грунтов и методов расчёта. Особенно
это актуально для региональных видов грунтов в частности, уточнение
расчётных параметров и моделей грунта для решения задач связанных с
4
коэффициентом устойчивости НДС и оползневого давления на огражде-
ния.
Также является мало изученным вопросы влияния расчётной модели
грунта, критической нагрузки и гравитационных сил на геометрические
параметры, давления и устойчивость удерживающих конструкций. На ос-
новании выше приведённого анализа литературного обзора выявлены ос-
новные цели и задачи диссертационной работы.
Механика грунтов рассматривает вопросы прочности и устойчивости
на основании идеализированного состояния элемента грунтовой среды и
направлено
на
получение
численных
значений
напряжено-
деформированного состояния (НДС) и коэффициента устойчивости скло-
на. Все полученные результаты используются для разработки инженерных
методов противооползневых мероприятий.
Инженерная геология рассматривает оползневые процессы с точки
зрения геоморфологии, природного литологического сложения, литолого-
петрографических особенностей смещающихся и подстилающих пород.
Оползень с правильной кругло-цилиндрической поверхностью сколь-
жения встречается сравнительно редко, и возникают в дамбах и насыпях.
Однако геологические образования редко бывают однородными, и оползни
естественных склонов имеют часто сложное строение, что оказывает су-
щественное влияние на характер их движения. Чем глубже выемки под
плотины, шоссейных дорог и других инженерных сооружений, тем больше
объем оползней. В рамках более обширной науки как геотехника, требует-
ся изучения новых методов расчета с применением сложных расчётных
моделей грунта, в частности упругопластических и конструкторских ре-
шений, что даст возможность прогнозировать НДС оползней с учетом
сложных инженерно-геологических условий.
Связь диссертационной работы с тематическими планами НИР.
Исследования выполнены в соответствии с тематическими планами, Гос-
бюджетных НИР, СамГАСИ, ЗПЛИТИ и ГУП «УзГАШКЛИТИ», по те-
мам: «Разработка эффективных методов и систематизация геотехнических
мероприятий на слабых водонасыщенных и лессовых грунтах Центральной
Азии» и «Разработка эффективных методов возведения подземных конст-
рукций гражданских зданий и сооружений в стесненных условиях город-
ского строительства в инженерно-геологических условиях Узбекистана».
Цель работы:
исследование НДС склонов и откосов на горных и пред-
горных территориях Узбекистана с применением упругопластических мо-
делей, а также выявление эффективных инженерных решений противо-
оползневых ограждений и конструкций подпорных стен.
Задачи исследования.
На основании поставленной цели в задачу ис-
следований входило:
- проведение экспериментальных исследований прочности и деформи-
руемости и других геотехнических свойств грунтов;
5
- исследование НДС, прочности, устойчивости и оползневого давления
склонов и откосов с использованием различных методов расчета (кругло-
цилиндрической поверхности скольжения (КПС), симплекс метод и чис-
ленные методы расчета) с применением упругопластических моделей
грунта;
- исследования конструктивных параметров и выбора критериев эф-
фективности, работы противооползневых сооружений из свай, с целью
выявления, наиболее рациональных решений;
- исследование и разработка, легких и гравитационных подпорных стен
с целью выявления их наиболее оптимальных конструктивных решений.
Объект и предмет исследования
являются природные склоны и отко-
сы, расположенные в инженерно-геологических условиях Республики
Узбекистан, разработка расчетных моделей грунта, взаимодействие сдви-
говых деформаций грунтов с противооползневыми ограждающими конст-
рукциями.
Методы исследования
основаны на использовании современных на-
учных положений механики грунтов, фундаментостроения и теории моде-
лирования; проведение комплексных экспериментов в лаборатории и в по-
левых условиях; численные моделирование МКЭ с использованием упру-
гопластических моделей и графоаналитические симплекс методы расчета.
При решении поставленных задач использовались следующие тео-
рии и методы расчетов:
- теории упругости и пластичности (метод конечных элементов
(МКЭ) для определения НДС);
- теории пластичности соответствующей пределу прочности грунтов
Кулона, Мора (для определения устойчивости склонов и откосов, а также
для определения оползневого, активного и пассивного давления грунтов
на подпорные стены);
- программный комплекс «Plaxis» с применением упругих и упруго-
пластических моделей.
- программа, основанная на симплекс-методе Русинова В.Ю. и Алек-
сандрова А.В. с использованием теории прочности грунта Кулона и тео-
рии равновесии.
Основные положения, выносимые на защиту:
- результаты лабораторных исследований грунтов, проведенных на
стандартных компрессионных и сдвиговых приборах, а также на прибо-
рах трехосного сжатия (стабилометр) и куб. Результаты полевых экспери-
ментальных исследований свай на вертикальные и горизонтальные нагруз-
ки. Результаты натурных наблюдений за деформациями подпорных стен в
процессе их нагружения обратной засыпкой;
- результаты численного анализа в условиях плоской деформации НДС
и устойчивости откосов и склонов сложной конфигурации. Сопоставление
результатов определения оползневого давления, полученных численными
6
методами на основе упругопластической модели, с результатами, полу-
ченными аналитическими и графоаналитическими методами. Алгоритм и
расчетная программа на ЭВМ для определения устойчивости откосов,
сложенных из лессовых грунтов, с учетом их увлажнения у подножья;
- результаты рациональных конструктивных решений свайных проти-
вооползневых ограждений, а также легких и гравитационных подпорных
стен.
Научная новизна
работы заключается:
- на основе проведенных лабораторных и полевых эксперименталь-
ных исследований региональных видов грунтов, в частности лессовых и
песчаных грунтов, получены основные качественные закономерности и
количественные результаты деформирования и прочности. Эти результаты
позволили уточнить расчетные модели грунтов, провести расчетную
оценку степени устойчивости конкретных склонов и откосов и использо-
вать их при анализе НДС и давления на противооползневые ограждения и
подпорные стенки;
- на основании проведенных трехосных испытаний на стабилометрах
и приборах «куб» определены основные расчетные параметры и законо-
мерности деформирования и прочности лессовых и песчаных грунтов на-
рушенного и ненарушенного сложения. Предложена расчетная модель
грунта для решения задач определения устойчивости склонов и откосов,
сложенных лёссовыми грунтами;
- на основании проведенных расчетов установлено максимальное рас-
стояние между противооползневыми сваями, а так же критерии устойчи-
вости грунта в меж свайном пространстве;
- на основании проведенных аналитических и численных расчетов с
применением упругопластических моделей выявлены наиболее рацио-
нальные противооползневые конструкции и подпорные стены с различной
конфигурацией.
Достоверность научных положений
, выводов и полученных резуль-
татов обоснована и подтверждена:
- теориями базирующимися на фундаментальных положениях теории
упругости, пластичности и упругопластичности, теории прочности Кулона,
Мора;
- проведено сравнение результатов полученных численными методами
с результатами, известных аналитических и графоаналитических методов
расчетов по оценки НДС и степени устойчивости откосов, склонов. Это
позволило качественно и количественно проанализировать НДС и устой-
чивость конкретных склонов и откосов;
- удовлетворительной сходимостью полученных результатов расчета
коэффициента устойчивости и оползневого давления с наблюдаемыми на
практике.
7
Научная и практическая значимость результатов исследований
за-
ключается: в возможности использования полученных результатов при
расчете НДС и определении степени устойчивости откосов и склонов
сложной геометрической конфигурации. Рекомендуемая расчетная модель
грунта позволяет боле точно определять НДС, оползневое давление и ко-
эффициента устойчивости склонов и откосов численными методами. Даны
рекомендации по применению эффективных противооползневых ограж-
дающих конструкций и подпорных стен.
Реализация результатов исследований.
С участием автора разрабо-
таны: проект укрепления откосов по ул. Ахунбабаева; конструкция угол-
ковой подпорной стены по ул. Шахи Зинда, и проект укрепления откоса
исторической стены Афрасиаб в г. Самарканд, (приложение). Разработана
методика определения оползневого давления склонов и откосов с исполь-
зованием упругопластических моделей грунта. Предложены пути увеличе-
ния эффективности конструкции противооползневых свайных ограждений,
а также легких уголковых и гравитационных подпорных стен.
Апробация работы.
Основные результаты исследований доклады-
вались на семинарах кафедры «Строительные технологии и геотехника» а
также в объединенном семинаре при СамГАСИ (28.11.2008 г.; 12.12.2009 г.
в г. Самарканд), на кафедре «Гидротехнических сооружений, основания и
фундаменты» ТАСИ (25.02.2009 г., в г. Ташкент), на заседании научного
семинара Евразийского национального университета им. Л.Н. Гумилева
(22.12.2007 г., в г. Астана, Казахстан), в Санкт Петербургском университе-
те путей сообщения (19.06.2008, Россия), а также на семинаре разового
объединенного специализированного совета К.018.01.01 при Ташкентском
институте инженеров железнодорожного транспорта (24.11.2011 г.).
Опубликованность результатов.
Результаты диссертационной ра-
боты опубликованы в 12 научных статьях.
Структура и объем работы.
Работа состоит из введения, четырех
глав, заключения и библиографического списка. Общий объем диссерта-
ционной работы изложен на 152 страницах печатного текста, содержит 81
рис., 37 таблиц и приложение.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
Во введении
обосновывается актуальность темы исследования,
формулируются цели и задачи работы, научная новизна, основные поло-
жения, выносимые на защиту, а также результаты внедрения исследова-
ний.
Первая глава
диссертации посвящена обзору проведенных исследо-
ваний учёных стран СНГ и зарубежной литературы. Приведены результа-
ты исследований и систематизация процессов формирования оползневых
массивов как геологических процессов. Исследованиям процессов форми-
рования и систематизации оползневых массивов и выявлению основных
8
факторов, вызывающих оползневые процессы, посвящены труды следую-
щих ученых постсоветского пространства и зарубежных ученых: Маслова
Н.Н., Преснухина В.И., Попова И. В., Денисова Н.Я., Цытовича. Н.А., Чу-
гаева Р.Р., Шадунц К.Ш., Шахунянца Г.М. и др.
Исследованиями напряженно-деформированного состояния грунто-
вых массивов, их устойчивостью и процессами разрушения успешно за-
нимались многие зарубежные ученые: Бишоп А., Бурмейстер Б.,
Гольдштейн М. Н., Галустьян Э. Л., Дудинцева И. Л., Дёмин А. М.,
Дорфмин А. Г., Золотарев Г. С., Маслов Н.Н., Попов В. Н.,
Пузыревский Н. П., Соколовский В.В., Тер-Мартиросян 3.Г., Тейлор Д.,
Хуан Я. X., Цветков В. К., Цытович Н. А., Чугаев Р. Р., Шадунц К. Ш.,
Шахунянц Г., Гинзбург Л.К., Шемякин Е. И., и многие другие.
К основным методам прогноза устойчивости склонов и откосов от-
носятся: натурные наблюдения (в том числе метод аналогий); аналитиче-
ский; моделирование в лабораторных и натурных условиях.
Все расчетные методы условно можно разделить на следующие
группы. К наиболее простым методам относятся: аналитический метод
расчета откосов по фиксированной поверхности скольжения; методы рас-
чета, позволяющие определять степень устойчивости откосов, сложенных
однородными грунтами на основе выбора цилиндрической или эллипти-
ческой поверхности скольжения. В этих расчетных методах определяется
такой центр крутизны поверхности сдвига, при которой определяется со-
отношение наименьших сил внутреннего сопротивления грунта и макси-
мальные внешние, в том числе гравитационные нагрузки (Терцаги К.,
Маслов-Берер Г. Л., Крей Н., Чугаев Р. Р., Шахунянц Г. М. и др.). В дру-
гих расчетных моделях определяются критические внешние силы или
предельная крутизна откосов, основанная на аналитическом решении
дифференциального уравнения равновесия, совместно с условиями
уравнения предельного равновесия (труды В. В. Соколовского, Б. А. Бур-
мейстера, И. С. Мухина, А. И. Сраговича, А. М. Сенкова, Т. К. Клейна).
И наконец, с развитием численных методов расчета и ЭВМ, стало воз-
можным решать сложные задачи геотехники с применением сложных уп-
ругопластических и вязко-упруго-пластических моделей. Это позволило
более точно прогнозировать НДС, прочность и устойчивость откосов
сложной конфигурации, с учетом неоднородных свойств грунтов и гид-
родинамического давления грунтовых вод.
Основными недостатками аналитических методов расчета является
отсутствие возможности строгого анализа НДС в сложной дискретной
области геологической среды, а именно: наиболее вероятная поверхность
скольжения принимается заранее известной и не зависит от литологиче-
ского сложения и физико-механических характеристик грунтов; при оп-
ределении активного и пассивного давления на подпорные стенки раз-
личной конструкции, не учитываются технологические процессы (напри-
9
мер, процесс обратной засыпки грунтов в пазухи); при решении плоской
задачи учитывается только одна, вертикальная нагрузка, равная весу
столба вышележащих пород и не учитывается пространственная работа
массива; при решении задач определения НДС и прочности грунтов рас-
сматривается полу-бесконечный откос, то есть при определении оползне-
вого давления, используются упрощенные модели, что приводит к несо-
ответствию расчетных результатов с наблюдаемыми в природе; не учиты-
вается влияние контактной области на напряженное состояние присло-
ненных откосов; при определении давления на свайные противооползне-
вые конструкции и при определении их оптимальных конструктивных
параметров, в расчетах не учитываются области распределения пласти-
ческих зон и закономерности ориентации главных напряжений; при рас-
чете НДС, прочности и устойчивости откосов и склонов, не учитывается
влияние начального напряженного состояния, распределение в массиве
коэффициента бокового распора грунта.
Во второй главе
приводится методика, результаты лабораторных и
полевых исследований региональных видов грунтов (лессовые грунты,
песчаные грунты маловлажные и водонасыщенные). Также приводятся ре-
зультаты определения основных расчетных параметров, а также законо-
мерностей деформируемости, прочности и податливости ограждающих
конструкций.
Для исследований характеристик прочности и деформируемости грун-
тов были использованы следующие приборы: компрессионные, сдвиговые,
стабилометрические приборы для трехосного сжатия и прибор для испы-
тания кубических образцов в условиях компрессии.
Глинистые грунты испытывались как с нарушенной, так и с ненару-
шенной структурой.
Для водонасышения образцов, вода подавалась в камеру при помощи
медной трубки соединенной с нижней камерой нижнего корпуса стабило-
метра. Давление поровой жидкости внутри камеры измерялось при помо-
щи гидротензометра конструкции к.т.н Сидорчука В.Ф. (МГСУ).
По результатам испытаний на трехосное сжатие песка средней круп-
ности и средней плотности, получено следующее: модуль объемной де-
формации грунтов равен 13-15 МПа; нелинейная зависимость деформиро-
вания наблюдается при девиаторном нагружении, причем величина секу-
щего модуля деформации вначале девиаторного нагружения рана 5,7 МПа
и в области пластических деформаций уменьшается до 2,0 МПа; угол внут-
реннего трения равен 39
0
. Для суглинков нарушенного сложения получены
следующие результаты: модуль объемной деформации равен 1,3-2,0 МПа;
секущий модуль деформации вначале девиаторного нагружения равна 1,8
МПа и в области пластических деформаций уменьшается до 0,8 МПа; угол
внутреннего трения равен 29
0
. Для суглинков природного сложения полу-
чены следующие результаты; модуль объемной деформации равен 2,4-4,0
10
МПа; нелинейный характер деформирования соблюдается при девиаторном
нагружении, величина секущего модуля деформации вначале девиаторного
нагружения рана 3,3 МПа и в области пластических деформаций уменьша-
ется до 1,4 МПа; угол внутреннего трения равен 29
0
.
Для определения коэффициента бокового давления были использо-
ваны компрессионные приборы для испытания образцов грунта в виде ку-
бика. Боковые стенки прибора оснащены тензометрическими месдозами.
Как показали результаты экспериментов, для суглинков с ненарушенной
структурой величина коэффициента бокового давления при влажности
W=14% равна 0,4, а при полной влагоемкости - 0,41. Величина коэффици-
ента бокового давления для лессовых грунтов природной влажности равна
0,27...0,32, а для водонасыщенного состояния, эта характеристика увеличи-
вается до значения 0,37...0,41. По результатам испытаний песчаных грун-
тов средней крупности, величина коэффициента бокового давления равна
0,30...0,35, а для их водонасыщенного состояния, эта характеристика уве-
личивается на 10-15 % и составляет 0,45...0,5.
Для определения основных параметров деформируемости грунтов, и
податливости противооползневых удерживающих конструкций на горизон-
тальные и вертикальные нагрузки были проведены полевые штамповые ис-
следования.
Целью проведенных испытаний оснований и свайных конструкций
явилось, определение их податливости к вертикальным и горизонтальным
нагрузкам (под термином податливость в данной работе подразумевается
жесткость, т.е. отношение перемещения конструкций к действующей на-
грузке). Как было запланировано, проведены две серии испытаний в двух
разновидностях грунтовых условий. В первом случае сваи были испытаны
на лессовых грунтах как в сухом так и в водонасыщенном состояниях. Во
втором случае были проведены испытания в насыпных грунтах, в том числе
культурно городских отложениях.
Испытания лессовых грунтов производились на территории поселка
Гус, Ургутского района, Самаркандской области. По результатам двух ис-
пытаний были получены два графика зависимостей между средними на-
пряжениями и осадкой. Как следует из этих графиков, зависимость осадки
штампа S1 от среднего давления Р для маловлажных грунтов является
практически линейной. Модуль деформации «Е» при давлении Р=0,25
МПа равно 18,0 МПа, а для увлажнённых 8,7 МПа.
Учитывая, что одна из основных элементов подпорных стен, являет-
ся свайные конструкции, определение их несущей способности и податли-
вости на вертикальные и горизонтальные нагрузки имеют большое практи-
ческое значение с этой целью в г. Самарканде были проведены полевые на-
турные эксперименты свай d =600 мм и глубиной 5 м. По результатам гра-
фиков зависимостей следует, что при нагрузки 400 кН осадка сваи состави-
11
ла 8 мм, причём податливость таких свай на вертикальные нагрузки соста-
вило порядка К=0,02 мм/кН.
С целью определения несущей способности свай на горизонтальную
нагрузку были проведены натурные испытания. Результаты исследований
показали, что в этом случае график зависимости «нагрузка - горизонталь-
ное перемещение» имеет явно выраженный нелинейный характер. Пре-
дельные горизонтальные перемещения достигнуты при усилии равной 90
кН. При этих нагрузках в теле свай начинают возникать мелкие трещины.
Податливость свай на горизонтальную нагрузку «К» в диапазоне линейной
деформируемости составило К=8/60= 0,13 мм/кН.
В третьей главе
рассматриваются наиболее часто встречающиеся
склоны и откосы в РУз где выявля-
ются их геологические условия
формирования и оползневые явле-
ния включающие, потери устойчи-
вости склонов и откосов. В под-
ножьях гор встречаются накопления
пролювия с глинистыми примеся-
ми. Склоны покрывают мощные
накопления лессовых пород, кото-
рые относятся к четвертичному пе-
риоду. Лессы в этих местах имеют
однородную структуру. Мощность
покровных слоев достигает от 8-10
до 20-25м.
Анализируя формы склонов с
целью оценки и прогноза их устой-
чивости, устанавливаем взаимо-
связь основных морфологических
параметров склонов с развитием
оползне-обвальных явлений.
Гидрогеологический режим
поверхностных и подземных вод
существенно влияет на степень ус-
тойчивости склонов. Грунтовые
воды вызывают существенную го-
ризонтально направленную силу,
значительно увеличивающую гра-
витационные касательные напря-
жения.
Оползни при потере устой-
чивости могут сопровождаться
различными видами деформаций
K
0
-200
-100
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
10
20
30
40
50
60
70
80
A
A
B
C
D
E
B
C
D
E
1
2
8
3 4
5
6
7
E
оп
, kH/м
l, м
9
10
K
1 - Л. П. Ясюнаса; 2 - по сравнительному
методу; 3 - Л. Л. Перковского; 4 - ДИИТа;
5 - касательных сил; 6 - Г. М. Шахунянца,
Н. Н. Маслова; 7 - Р. Р. Чугаева. 8,9,10 -
методом конечных элементов МКЭ (упру-
гопластическая задача при различных
прочностных характеристиках).
Рис. 1. Эпюры оползневого
давления, рассчитанного раз-
личными методами
12
это может быть сжатие, растяжение, просадки, сдвиги, кручения, течения и
др.
Рассмотрено НДС и степень устойчивости прислоненных откосов.
Для определения степени устойчивости и оползневого давления был ис-
пользован МКЭ на основе упругопластической модели, аналитический и
графоаналитические методы. На рис. 1. представлены расчетные величи-
ны коэффициентов устойчивости и оползневое давление для сечения E-E .
Как следует из рисунка для этого сечения, наиболее заниженные величины
оползневого давления получены при расчете по методам П. Ясюнас и Л.Л
Перековского. Остальные аналитические и графоаналитические методы
близки по результатам.
Устойчивость массива рассчитывалась по аналитическим методам и
одновременно по МКЭ (программа Plaxis V.8). Сопоставительный анализ
полученных результатов показал, что при аналитических расчетах, ополз-
невое давление возрастает до сечения E-E и далее интенсивно уменьшает-
ся. Результаты численных расчетов МКЭ показали, что графики оползне-
вого давления увеличиваются до се-
чения D-D и далее уменьшаются. Это
происходит в результате условности
расчетных схем, принимаемых в ана-
литических и графоаналитических
методах. Дело в том, что в этих мето-
дах, напряженное состояние на кон-
тактах условно выделенных отсеков
принимается из условия теории пре-
дельного равновесия, хотя напряжен-
ное состояние на этих площадках та-
ково, что оно находится в до предель-
ном состоянии. В этом состоянии
НДС массива соответствует другим
законам, основывающимся на сплош-
ности (неразрывности) тела, напри-
мер законам упругости.
Проведенный анализ НДС в кон-
тактном слое, показал (рис. 2), что в
соответствии с теорией прочности
Мора, угол отклонения площадки
сдвига, определенный в соответствии
с (1), составляет по отношению к де-
картовым координатам 52
0
(рис. 1, K):
2
2
1
)
2
/
(
1
(1)
Рис. 2. Анализ графика (а) и
расположения наиболее опас-
ных площадок (б) сдвига для
случая наличия фиксирован-
ной поверхности скольжения
1
3
e
P
1
1
2
1
3
2
1
c
2
1
3
1
x
1
x
y
1
y
1
3
1
2
2
а)
б)
13
где
- угол отклонения главных напряжений к декартовым;
2
/
4
/
1
-
предельный угол площадки скольжения (по Мору);
,
-напряжения на
фиксированной поверхности скольжения; - угол отклонения площадок
сдвига.
В рассматриваемом примере
=2
0
(отклонение от вертикали 55
0
). На
этой поверхности сдвиг грунта может произойти только при выполнении
условия:
tg
P
e
)
/(
(2)
Таким образом, в контактной области, площадки сдвигов, определяе-
мые по теории прочности Мора и Кулона, являются различным и сдвиг
может произойти только по фиксированной поверхности, при выполнении
условия (2). Анализ напряженного состояния в контактной области, легко
можно проанализировать и по кругам Мора. На рис. 2. показаны наиболее
опасные площадки и их угол отклонения от глобальных декартовых осей.
Однако, из-за наличия фиксированной поверхности, отклоненной на угол
от наиболее опасной площадки
1
, сдвиг все же произойдет по фиксиро-
ванной поверхности
. На этой площадке действуют следующие напря-
жения и сдвиг на этой площадке может произойти только при выполнении
условия (2):
2
sin
sin
2
2
2
õ
e
õ
ñîs
(3)
2
sin
2
sin
2
õ
y
õ
(4)
Была рассмотрена задача для однородных склонов и откосов с выявле-
ния радиуса КПС (кругло-цилиндрическая поверхности скольжения), в за-
висимости от изменения величин прочностных характеристик грунтов.
Результаты расчетов показали, что с увеличением величины удельного
сцепления в диапазоне от 10 до 50 кПа, радиус поверхности скольжения
уменьшается от 61 до 55 м. Причем, для величины угла внутреннего тре-
ния наблюдается противоположная картина. С увеличением величины угла
внутреннего трения, пропорционально растет и радиус кривизны. Графики
С (кПа)
20
40
60
Рис. 3. Влияние изменения радиуса КПС от прочностных харак-
теристик грунта. а) зависимостей КПС от угла внутреннего
трения Fi; б) тоже от сцепления С
Зависимость радиуса R круглоцилидрической
поверхности от угла внутреннего трения Fi
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
10
15
20
25
30
Fi (град)
R
(
м
)
Зависимость радиуса R круглоцилидрической
поверхности от сципления С
50
55
60
65
0
2
4
6
C (тн/м2)
R
(
м
)
а)
б)
14
зависимостей представлены на рис. 3.
Определение устойчивости вертикальных склонов и предельной их высо-
ты. Часто при смывании поверхностными водами и горными речками в
предгорных и горных территориях, в том числе и на территориях город-
ской застройки встречаются вертикальные склоны. Наблюдения и замеры
их геометрических размеров показывают, что иногда их высота достигает
30 м и более. Ниже рассмотрим пример склона расположенный по улице
Ахунбабаева в г. Самарканде. Моделирование литологического разреза
также приближено к реальному. Ниже 1 м у подножья залегает УГВ. Ка-
пиллярное поднятие принято 1,0 м и осмотическое распределение влаги 2.0
м. Откос устойчив при параметрах прочности
С
=65 кПа и
0
28
.
В соответствии с методом КПС, рассчитанный c использованием
симплекс метода, коэффициент запаса, составляет
1,16-1,52. (Рис. 4,
б). Расчет МКЭ по упругопластической модели показал, что области пла-
стических деформаций в основном распространены у подножья склона
(рис. 4, а, темными точками изображены зоны пластических деформаций).
Области растяжения в основном распространены на поверхности склона и
на его вершине (на рис. 4, а. изображены белыми точками). По результатам
расчета было установлено, что коэффициент устойчивости равен
1,05.
Проведенный анализ НДС склона показал, что в грунтовом массиве возни-
кают три характерные области напряженного состояния (рис. 6): 1) сред-
ние напряжения превышают структурную прочность
c
; 2) промежу-
точное положение
c
0
; 3) напряжения в области растяжения
0
e
P
. В первом случае происходит, удовлетворительное совпадение
теории прочности Мора-Кулона с фактическим поведением грунта. При-
чем под термином прочности понимается сопротивление грунта сдвигу. Во
втором случае, фактическая прочность грунта сдвигу меньше теоретиче-
ской, и в третьем случае грунт в основном работает на растяжения со сдви-
гом (рис. 5). В этом случае термин разрушение должен приниматься как
разрыв сплошности. Для мягких грунтов, из-за малой величины их удель-
Рис. 4. Определения коэффициента устойчивости по а) МКЭ, то-
тальные перемещения и область развития пластических дефор-
маций и б) графоаналитическому методу КПС
а)
б)
10
40
50
30
20
0
(М)
5
10
20
15
ного сцепления, третий пункт
не имеет практического зна-
чения и фактически не влияет
на результаты расчета. Одна-
ко, для рассматриваемого
случая окаменевших лессо-
вых грунтов со сцеплением,
превышающим С=60 кПа,
теоретически сопротивление
растяжению
превышает
P
e
=110 кПа. Хотя, как пока-
зывают эксперименты, эта
величина фактически не пре-
вышает 25 кПа и зависит от
концентрации микротрещин,
пористости грунта и др. На
основании выше изложенного
для практических расчетов
прочности и устойчивости,
можно ввести несколько мо-
дернизированную модель Ку-
лона-Мора. Для второй и
третьей
стадии,
когда
c
0
; и
0
e
P
:
*
*
C
tg
. (5)
Для первой стадии, когда
c
:
*
tg
, (6)
где
*
- предельное сопротив-
ление сдвигу при нормаль-
ных напряжениях, равных
структурной прочности грунта
c
(при отсутствии данных величину
структурной прочности можно принимать равной 40-60 кПа). Для струк-
турированных грунтов можно также рекомендовать определять структур-
ную прочность равной гравитационному давлению
g
ñòð
в точке. Та-
кая интерпретация теории прочности удобна и с точки зрения практиче-
ского определения параметров уравнения прочности, как в сдвиговых при-
борах, так и в стабилометрах. Так как определить величину удельного сце-
пления экспериментами при величине
0
существующие стандарты не
рекомендуют.
Рис. 5. Интерпретированная модель тео-
рии прочности Мора-Кулона примени-
тельно к глинистым грунтам высокой
структурной прочности.
*
С
*
С
*
e
P
*
e
P
c
Рис. 6. Метод построения нелиней-
ной зависимости между напряже-
ниями и деформациями на основе
применения упругопластической
модели грунта
u
i
i
o
E
str
E
str
str
u
16
Что касается классической деформационной модели (рис.6) для ее
использования в численных методах расчета, то здесь мы предлагаем двух
параметровую модель с параметрами секущего модуля Е
0
в пределах на-
пряжений не превышающих
структурную прочность
str
и ограничение
величины критической деформации
u
. Величину критической деформа-
ции и структурной прочности
str
рекомендуется определять по графику
)
.
(
m
i
i
f
(рис. 5, 6) для конкретных видов грунтов на приборах трех-
осного сжатия (стабилометрах) или на приборах кручения цилиндрических
образцов. Параметр С
*
-для связных грунтов определяется по результатам
сопротивления грунта на одноосное сжатие. Таким образом, в место тра-
диционной упругопластической модели (Е
0
, С и
)
предлагается 7 пара-
метровая модель (Е
0,
u
,
str
, С
*
,
*
, С,
).
На основании вышеизложенного проведены два вида расчета стан-
дартной и предлагаемой методики. Результаты показали, что для точки
«М» расположенной на поверхности растягивающие напряжения сократи-
лись с 28 до 15 кПа, которая в свою очередь и повлияло на НДС грунтово-
го массива.
Установлено, что для обеспечения устойчивости такого
откоса, требуется чтобы величина удельного сцепления и угла внутреннего
трения были не менее С
60 кПа и
30
0
.
В четвертой главе
рассматриваются вопросы оптимизации противо-
оползневых и удерживающих конструкций, в том числе подпорных стен и
определение их эффективного конструктивного решения. С целью уста-
новления основных расчетных параметров удерживающих конструкций, в
частности расстояние между сваями, используем МКЭ, основанные на уп-
ругопластических моделях. Для этого была смоделирована плоская задача
(плоская деформация), где сваи квадратного сечения 80х80 см расположе-
ны на расстоянии от 3,5 до 7.5 D. На поверхности было приложено ополз-
невое давление интенсивностью 800 кН/м. Такое давление, принято исходя
из полученных результатов, рассмотренных в предыдущей главе. Подат-
ливость свай на горизонтальные нагрузки моделировалась при помощи
стержней (опор) соединенных со сваями. Причем жесткость стержней,
расположенных между сваей и опорой принималось эквивалентной жест-
кости сваи на основе проведённых экспериментов на горизонтальные на-
грузки т.е EA=4000 kN. Рассмотрено смещение массива из суглинистых
грунтов мягко-пластичной консистенции.
Результаты расчетов для исследованных грунтов показали, что ве-
личина стрелы подъема арки f зависит от расстояния между сваями и уве-
личивается от 1200 мм, при расстоянии 3,5D м до 2000 мм при расстоянии
7,5D. В качестве показателя эффективности, в данном случае, был принят
коэффициент, характеризующий отношение между перемещениями на по-
верхности грунта над сваями и в промежутках между ними. Как следует
17
из результатов расчета, кон-
тактные напряжения и соот-
ветственно, реактивное уси-
лие на сваи в пределах рас-
стояния между ними до 4D
являются максимальными и
далее до 7,5D эта характери-
стика практически остается
неизменной. Это объясняется
тем, что арка в пределах рас-
стояния 4D является устой-
чивой, и далее она постепен-
но начинается искажаться.
Анализ изополей перемеще-
ний показывает, что эффек-
тивность конструкций свай
является оптимальной при
расстоянии между ними до
величины 7,5D. При даль-
нейшем увеличении расстоя-
ния между сваями, возникает
эффект
проскальзывания
грунта (рис. 7, 8). Области
возникновения пластических
зон, концентрируются в ос-
новном в области контакта,
перед лицевой поверхности
свай.
Тонкостенные
подпор-
ные стены имеют большую
протяженность, по этому,
стоимость возведения угол-
ковых подпорных стен, су-
щественно зависит от техно-
логии возведения и конст-
руктивной схемы. В работе
рассматриваются два типа
уголковых подпорных стен, с
плитной частью развитой в
сторону откоса (традицион-
ный метод) и уголковые под-
порные стены с плитной ча-
стью расположенной сим-
a)3,5D; b)4,5D; c)5,5D; d)6,5D; e)7,5D
Рис. 7. Результаты расчёта, изополя
перемещений грунта между сваями
a
b
c
d
e
Рис. 8. Сопоставление (совмещение
плёнок) результатов расчёта: изопо-
лей относительных касательных и
главных напряжений
18
метрично относительно стены (рис.9).
В первом случае, развитие плитной части подпорной стены вовнутрь
откоса приводит к перепланировке подножья откоса. Поэтому, простран-
ство за пределами задней стены, должно засыпаться привозным грунтом. К
примеру, для 5 метровой подпорной стены, объем засыпаемого грунта со-
ставляет до 20 м
3
на 1 пм длины. С другой стороны, грунты нарушенного
сложения имеют минимальные прочностные характеристики,
0
C
и
.
min
пониженные характеристики грунтов приводит к увеличению ак-
тивного давления грунта на подпорную стенку и соответственно, приводит
к уменьшению коэффициента устойчивости. Однако, есть и положитель-
ные стороны, например, в первом варианте, максимальные изгибающие
моменты в узле уменьшаются по сравнению со вторым вариантом 167 кН
м до 190 кН м. Общий вид деформированной сетки и область распростра-
нения пластических деформаций для вариантов 1, 2, при внешней нагрузки
равной 40 кH/м представлен на рис. 9.
По результатам расчёта, представленных в таблице можно сделать вы-
вод о том, что при увеличении расстояния t=(1/4-1/3)b величина критиче-
ской нагрузки на поверхности увеличиться до 40 % и соответственно зна-
чительно уменьшиться себестоимость возведения подпорной стены.
Уменьшение затрат происходит как за счёт уменьшения себестоимости са-
мой подпорной стены так и снижения объёмов земляных работ. Эти же ре-
зультаты, полученные численными методами, подтверждаются аналитиче-
скими методами, рассчитанными по формулам КМК и пособие («Проекти-
Рис. 9. Результаты расчёта МКЭ двух вариантов уголковых под-
порных стен при равных поверхностных нагрузках. а) деформи-
рованная конечно-элементная сетка; б) общий вид развития зон
пластических деформаций
P=40 kN/м/м
P=40 kN/м/м
а)
б)
19
рование подпорных стен и стен подвалов» М.: Стройиздат, 1990 г).
Результаты этих расчётов представлены в виде
графика зависимости изменения опрокидывающих моментов от
расстояния t (расстояние от наружной грани подошвы до центра стены)
(рис. 10).
Таблица результатов расчёта
Вид уголк
овой п
одпо
рной
стены
Предельно
-к
ри
тическ
ая
внешн
яя
нагруз
ка (к
Н
/м
)
Перемещения и усилия при равных внешних нагрузках q=40
кН/м/м
Г
ориз
онтал
ьны
е
перемещени
я
точ
ек
,
м
м
.
Вертик
альное
перемещени
я
точ
ек
, в
м
м
.
Мом
ентны
е
усил
ия
,
M
ma
x
(к
Нм
/м
)
Перерез
ы
ваю
щие ус
и-
ли
я
Q
m
ax
(к
Н/м
)
Ак
тивное д
авлен
ие н
а
подп
орную
стенк
у
E
a
(к
Н/м
)
Коэ
ф.
Запаса ус
тойч
и-
вости по в
ари
анта
м
q
2
/
q
1
1
2
1
q
1
=46
76
40
100
167
69
152
1,4
q
2
=65
46
40
74
190
89
154
Также рассматриваются два варианта гравитационных подпорных стен
рис. 11, где исследуется влияние угла задней грани подпорной стены на ее
устойчивость:
- гравитационные подпорные стены с вертикальной задней гранью;
- гравитационные подпорные стены с наклонной задней гранью.
Рис. 10. График зависимости изменения опрокидывающих
моментов от расстояния t (расстояние от наружной грани
подошвы до центра стены)
1
2
1
2
20
Такие подпорные стены часто проектируются при возведении автомо-
бильных дорог в горной местности и возводятся из местных бутовых кам-
ней на цементно-песчанных растворах.
Анализируя тотальные деформации и деформированную конечно эле-
ментную сетку, можно утверждать, что в первом случае наклон подпорной
стены происходит в сторону грунта, больше сдвигаясь по подошве. Во
втором случае наклон подпорной стены происходит от грунта в виде оп-
рокидывания (рис. 11). Как показали расчеты, критическая нагрузка на по-
верхности для первого случая составляет 82 кН/м; для второго - 46 кН/м.
Несмотря, на то, что во втором случае критическая нагрузка составляет
всего 46 кН, зона распространения пластических деформаций охватывает
более широкую область, чем в первом случае. Это, прежде всего, проис-
ходит в результате значительных перемещений грунта по наклонной по-
верхности.
Произведём сравнения НДС двух вариантов. как показали результаты
расчета, концентрации изополей нормальных и девиаторных напряжений
также отличаются. В первом случае изополя нормальных и девиаторных
напряжений концентрируются у наружной грани, а во втором случае с на-
ружной грани и у основания наклонной стены. Концентрация пластиче-
ских зон второго превышает, чем первого варианта. Угол текущего трения
по подошве при предельном угле по Кулону
, в первом случае со-
ставляет
во втором случае
, Это свидетельствует о том,
что для массивных подпорных стен наиболее опасным считается ее опро-
Рис. 11. Расчёт НДС и критической распределённой нагруз-
ки на поверхности массивных подпорных стен с задней на-
клонной и вертикальной поверхностью. Виды деформиро-
ванной схемы и развития пластических зон
P
пр
=46 KN/м
P
пр
=82 KN/м
а)
б)
21
кидывание, нежели сдвиг по подошве. Для подпорных стен с наклонной
задней стенкой, величина пассивного давления значительно превышает,
чем в первом случае и поэтому при проектировании таких подпорных стен
должны быть произведены работы по качественному уплотнению буфер-
ной области стены.
Таким образом, с точки зрения технологии и с точки зрения конструк-
тивного решения, наиболее эффективными являются массивные подпор-
ные стены с вертикальными задними стенками.
Далее была исследована устойчивость массивной подпорной стены по
первому варианту высотой 5.5 м с переменной шириной подошвы b=1.9;
1.65; 1.4; 1.15 и 0.9 м. Ширина стены по верху для всех случаях расчетов
принималась равной 500 мм. Такие расчеты необходимы для определения
оптимальных ее сечений.
Результаты расчетов показали, что для массивных подпорных стен в
условиях действия предельных нагрузок на поверхности, пластические зо-
ны возникают в основном в верхней части стены на поверхности откоса и в
области действия пассивного давления у нижней грани стены. Во время
эксплуатации стены, возможно образование осадок поверхности у верхней
грани стены. Поэтому, в этой зоне необходимо также устройство плани-
ровки с обратным уклоном от стены с углом не ниже 2-3%.
По результатам расчетов были получены функциональные зависимо-
сти критической нагрузки от соотношения h/b=f(Р
кр
), а также зависимость
предельно критической нагрузки от конструктивного объема подпорной
стены, которые имеют следующий вид:
u
p
b
h
053
.
0
9
,
5
/
;
(7)
V
0,081
u
p
+0,96
(8)
где
b
h
,
,
V
– соответственно, высота, ширина и объем конструкции мас-
сивной подпорной стены, (м, м
3
);
u
p
– величина критической нагрузки
на поверхности откоса, (кПа).
Эти зависимости необходимы для предварительной оценки опреде-
ления основных габаритных размеров и объемов конструкций массив-
ной подпорной стены во время разработки технических проектов.
В диссертации также приводится анализ причин деформаций и раз-
рушений подпорных стен. В частности, проведенный анализ эксплуата-
ции, подпорных стен показал, что основными причинами вызывающие
их разрушение является следующее: повсеместное их возведение без со-
ответствующих расчетов на прочность и устойчивость; неточное опре-
деление величины активного и пассивного давления грунта на ограж-
дающие конструкции; не учет гидродинамического давления грунтовых
вод; неправильное конструирование и нарушение технологического ре-
жима при производстве земляных работ и при возведении самой конст-
рукции.
22
В диссертации представлены конструкции подпорных стен, разрабо-
танные с участием автора, которые были возведены на территориях на-
селенных пунктов Самарканда и Самаркандской области.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. По результатам испытаний грунтов на трехосное сжатие, на при-
боре стабилометр, получено следующее: для среднезернистого песка
средней плотности установлено сохранение линейной зависимости меж-
ду объемными деформациями и средними напряжениями; для увлаж-
ненных суглинков природного сложения, установлена нелинейная зави-
симость между объемными деформациями и средними напряжениями,
нелинейный характер деформирования наблюдается также при девиа-
торном нагружении.
2. При расчетах оползневого давления по вертикальным сечениям,
положение наиболее опасной поверхности скольжения, как правило,
принимается уже установленной. Однако, как показывают наблюдения
за деформациями и обрушениями склонов, часто поверхность скольже-
ния значительно отличается от прогнозируемой. Проведенные числен-
ные расчеты откосов и прислоненных склонов, также показывают, что в
ряде случаев наблюдается существенное отклонение расположения по-
верхности сдвигов по отношению к предполагаемому. Такая же картина
наблюдается при выборе конструктивных решений противооползневых
мероприятий. Особенно это касается выбора оптимальных расстояний
между сваями или в подборе конструкций подпорных стен.
3. При определении НДС и оползневого давления прислоненных от-
косов, наиболее достоверные результаты получены по МКЭ с использо-
ванием упругопластических моделей. По результатам этих расчетов
можно анализировать НДС всего массива, в том числе и в контактной
области. При расчете графоаналитическими методами, получено сле-
дующее: наиболее заниженные величины оползневого давления получе-
ны при расчете по методам П.Ясюнаса и Л.Л Переcковского, остальные
аналитические и графоаналитические методы дают близкие результаты.
4. При расчете по МКЭ в контактной области площадки сдвигов, оп-
ределяемые по теории прочности Мора и Кулона являются различным и
по этой причине сдвиг может произойти только по фиксированной по-
верхности, где расположены более прочные грунты (скальные, плотные
глины).
5. Проведенный анализ НДС, склона показал, что в грунтовом мас-
сиве возникают три характерные области напряженного состояния:
1) средние напряжения превышают
c
; 2)
c
0
; 3)
0
e
P
. В
первом случае происходит удовлетворительное совпадение теории
прочности Мора-Кулона с фактическим поведением грунта. Причем, под
23
термином прочности понимается как сопротивление грунта сдвигу. Во
втором случае, фактическая прочность грунта сдвигу меньше теоретиче-
ской, и в третьем случае грунт в основном работает на растяжение со
сдвигом. В этом случае, термин разрушение должен восприниматься как
разрыв сплошности грунта.
6. Результаты расчетов противооползневых свайных стен показали,
что величина стрелы подъема арки f зависит от расстояния между свая-
ми и увеличивается от 1200 мм при расстоянии 3,5D м до 2000 мм при
расстоянии 7,5D. Эффективность применения свай является оптималь-
ной при расстоянии между ними от 3,5 до 6,5D.
7. Результаты расчетов по определению критической нагрузки на по-
верхности откоса и оптимального возведения подпорной стены (включая
технологию возведения насыпи и конструкцию) показали, что наиболее
рациональным считается уголковая подпорная стена которая смешена на
расстояние t =(1/4-1/3)b от наружной грани ее фундамента.
8. В зависимости от геометрической конфигурации гравитационные
подпорные стены подразделяются: с вертикальными внутренними сте-
нами и с наклонными внутренними стенами. При нагружении подпор-
ных стен в первом случае наклон стены происходит в сторону грунта,
больше сдвигаясь по подошве. Во втором случае, наклон подпорной
стены происходит от грунта в виде опрокидывания. Как показали расче-
ты, критическая нагрузка на поверхности для первого случая составляет
82 кН; для второго 46 кН.
9. Расчет гравитационной подпорной стены с вертикальной задней
стеной, в зависимости от соотношения сторон и критической нагрузки
на поверхности откоса показал, что: при увеличении h/b с 1,5 до 4,5,
критическая нагрузка уменьшается, соответственно, от 84 до 35 кПа.
Причем, объем бетона гравитационной подпорной стены, в этом случае,
уменьшается практически в 2 раза (от 8 до 3,8 м3.)
10. При устройстве уголковых подпорных стен высотой более 4 м,
наиболее рациональными и надежными считаются контрфорсные вари-
анты. При наличии технологических возможностей, наиболее рацио-
нальной считается конструкция подпорной стены, возведенная по тех-
нологии «стена в грунте» и укрепленные сверху анкерами.
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ
1. Маджидов И.У., Хасанов З.А. Историческое развитие строительства
подпорных стен в градостроительной практике центральной Азии // Труды
международного совещания заведующих кафедрами механики грунтов и
геотехники строительных вузов и факультетов – Россия, Казань, 2006 г.,
20-22 декабря – С. 163-165.
24
2. Маджидов И.У., Хасанов З.А. Методы оптимизации удерживающих
свайных конструкций // Журнал меъморчилик ва курилиш муаммолари
–Самарканд, 2007 – №3/4 – С. 15-17.
3. Хасанов З.А. Влияние геометрической формы и размеров массивных
(гравитационных) подпорных стен на её несущую способность // Труды
международной научно-практической конференция – Астана, Казахстан,
2009 г., 12-13 мая – С. 332-335.
4. Хасанов А.З., Хасанов З.А. Экспериментальные исследования несущей
способности свай в инженерно геологических условиях Самарканда
// Журнал меъморчилик ва курилиш муаммолари –2004 – №3 г. – С. 6-8.
5. Хасанов А.З., Хасанов З.А. Некоторые аспекты устойчивости склонов,
сложенных лёссовыми грунтами // Журнал меъморчилик ва курилиш му-
аммолари –Самарканд, 2004 – №2 – С. 15-17.
6. Хасанов З.А. Экспериментальные исследования несущей способности
буронабивных свай с уширенной пятой // Международная геотехническая
конференция, "Геотехнические проблемы строительства крупномасштаб-
ных и уникальных объектов" – г. Алматы, Казахстан, 23-25 сентября 2004
г., – С. 457-459.
7. Хасанов А.З., Хасанов З.А. Компьютерное моделирование топографи-
ческой, инженерно – геологической и гидрогеологической ситуации мест-
ности // Журнал меъморчилик ва курилиш муаммолари –Самарканд, 2005
– №4 – С. 24-27.
8. Хасанов А.З., Хасанов З.А. Основание и фундаменты на лёссовых про-
садочных грунтах // ИПДТ «Узбекистон» – Ташкент, 2006. – С. 158.
9. Хасанов.А.З., Хасанов З.А Некоторые вопросы применения теории
прочности Кулона-Мора при расчете НДС и устойчивости лессовых грун-
тов // Журнал меъморчилик ва курилиш муаммолари – Самарканд, 2007 –
№3/4 – С. 21-24.
10. Икрамов Ф.А. Хасанов З.А. Возникновение и особенности оползне-
вых явлений (Оползни предгорной местности Ургутского района) // Труды
международной конференции по проблемам механики и геотехники, по-
свящённой 70-летию академика Ширинкулова Т. Ш.: – Самарканд,
2007, 17-19 июня. Том-4. г. – С. 26-28.
11. Хасанов А.З., Хасанов З.А., Усмонходжаев И.И. Моделирование на-
пряженно-деформированного состояния и просадочных деформаций с ис-
пользованием упругопластической модели грунта // Труды международ-
ной конференции по проблемам механики и геотехники, посвящённой 70-
летию академика Ширинкулова Т.Ш.: – Самарканд, 2007, 17-19 июня. -
Том-4. – С. 84-87.
12. Маджидов И.У., Хасанов З.А. Влияние геометрической формы и раз-
меров массивных (гравитационных) подпорных стен на её несущую спо-
собность // Межвузовский сборник НТ, «Ресурсосберегающие технологии
в строительстве» – ТашИИТ – Ташкент, 2011 – №6 .– С. 42-47.
25
Техника фанлари номзоди илмий даражасига талабгор Хасанов Зохир
Аскаровичнинг 05.23.02 - «Асослар, пойдеворлар ва ер ости иншоотлари»
ихтисослиги бўйича «Ўзбекистоннинг тоғли ва тоғ олди ҳудудларида
грунтларнинг мустаҳкамлик масалалари ва кўчишга қарши тадбирларнинг
самарали усуллари тадқиқоти” мавзусидаги диссертациясининг
Р Е З Ю М Е С И
Таянч (энг муҳим) сўзлар:
нишаб, қиялик, кўчки, кучланганлик
деформация ҳолати (КДҲ), грунт модели, МКЭ усули, тиргак девор,
самаралилик, конструктив қарор, амалий қарор.
Тадқиқот
объектлари:
Ўзбекистоннинг
муҳандислик-геологик
шароитларида жойлашган табиий қияликалар, нишабликлар ва кўчишга
қарши юпқа, гравитацион ва қозиқли тиргак деворлар қурилмалари.
Ишнинг мақсади
: эластик пластик моделлар ёрдамида нишаблик ва
қияликлар кучланиш ва деформация ҳолатини ўрганиш, шунингдек тиргак
деворлар ва кўчишга қарши иншоотларнинг самарали усуллари тадқиқоти.
Тадқиқот усули:
грунтлар механикаси, замин ва пойдеворлар илмий
ҳолатларига; моделлаштириш назариясига; лабораторияларда ва дала
шароитларида комплекс тажрибалар ўтказишда давлат стандартларига;
ҳисобларнинг эластик пластик моделлари ёрдамида МКЭ, симплекс
усуллари миқдорий моделлаштирилишига асасланган.
Олинган натижа ва уларнинг янгилиги:
минтақавий грунтларнинг
лабораторияларда ва дала шароитларида ўтказилган илмий тажриба
тадқиқотлари асосида асосий сифат қонуниятлари ва деформация ҳамда
мустаҳкамлик миқдорий натижалари олинган, нишабликлар ва қияликлар
ҚДҲ аниқлашда грунт модели таклиф қилинди. Эластик пластик моделлар
ёрдамида ўтказилган таҳлилий ва миқдорий ҳисобларга асосан кўчишга
қарши тиргак деворларнинг оптимал қурилмалари аниқланди.
Амалий аҳамияти:
таклиф қилинган ҳисоб модели, лёсс грунтлардан
тузилган нишаблик ва қияликларни КДҲ ўрганишда ва уларнинг
устуворлик коэфициентини аниқлашда ишлатилади. Шунингдек, ишлаб
чиқилган кўчкиларга карши тиргак деворлар қурилмалари уларниннг
самарадорлигини ва юк кўтариш қобилиятини оширишга ёрдам беради.
Татбиқ этиш даражаси:
Самарқанд шаҳридаги Охунбобоев кўчаси
бўйича қияликларни мустаҳкамлашга оид қозиқли ва Самарканд
шаҳридаги Шоҳи Зинда кўчаси бўйлаб бурчакли тиргак деворлар
қурилмалари илмий изланишлар асосларига мос лойиҳалар ишлаб чиқилди
ва амалда қўлланилди; лёсс грунтларга тегишли “Ўзгарувчан намлик
ҳисобга олинган ҳолда қияликларнинг устуворлик даражаси ҳисоблаш”
дастури ишлаб чиқилди.
Қўлланиш (фойдаланиш) соҳаси:
лойиҳалаштириш ва қурилиш.
26
Р Е З Ю М Е
диссертации Хасанова Зохира Аскаровича на тему: «Исследование
вопросов прочности грунтов, устойчивости и эффективных методов
противооползневых мероприятий в горных, предгорных территориях
Узбекистана» на соискание ученой степени кандидата технических наук по
специальности 05.23.02 - «Основания, фундаменты и подземные
сооружения»
Ключевые
слова:
склон,
откос,
оползень,
напряжённо-
деформированное состояние, модель грунта, метод конечных элементов,
подпорная стена, эффективность, конструктивное решение.
Объекты исследования:
природные склоны, откосы расположенные в
инженерно-геологических условиях Узбекистана и противооползневые
удерживающие конструкции (свайные, тонкостенные, гравитационные).
Цель работы:
изучение НДС склонов и откосов с применением упру-
гопластических моделей, а также выявление оптимальных конструктив-
ных решений противооползневых сооружений.
Методы исследований:
основаны на использование современных на-
учных положений механики грунтов, фундаментостроения и теории моде-
лирования; проведение комплексных экспериментов в лаборатории и в по-
левых условиях; численные моделирование МКЭ (метод конечных элемен-
тов) с использованием упругопластических моделей и симплекс методами
расчета.
Полученные результаты и их новизна:
на основе проведенных ла-
бораторных и полевых экспериментальных исследований региональных
видов грунтов, получены основные качественные закономерности и коли-
чественные результаты деформирования и прочности. Предложена грунто-
вая модель, описывающая реальное поведение НДС вертикальных скло-
нов. И на основании проведенных аналитических и численных расчетов с
применением упругопластических моделей выявлены наиболее рацио-
нальные решения противооползневых конструкций.
Практическая значимость:
заключается
в возможности использо-
вания полученных результатов при расчете НДС и определении степени
устойчивости откосов и склонов сложной геометрической конфигурации.
Рекомендуемая расчетная модель грунта позволяет более точно определять
НДС, оползневое давление и коэффициента устойчивости склонов и отко-
сов численными методами. Даны рекомендации по применению эффек-
тивных противооползневых ограждающих конструкций и подпорных стен.
Степень внедрения:
разработаны проекты по укреплению склонов
по ул. Ахунбабаева и уголковой подпорной стены по ул. Шахи Зинда в г.
Самарканде; разработана программа «Расчет устойчивости откосов с уче-
том переменной влажности лессовых грунтов».
Область применения
: проектирование и строительство.
27
THE RESUME
Thesises of Khasanov Zokhir Askarovich on the theme: « Research of the
strength of soils, stability and effectiveness of anti-landslide activities in the
mountain and foothill areas of Uzbekistan », on competition of a scientific
degree of the doctor of engineering science on a specialty 05.23.02 - «Basis,
foundations and underground constructions»
Key words:
slope, natural slope, landslip, state of the stress-strain, model
of soil, finite element method (FEM), retaining wall, the effectiveness, construc-
tive solution.
Subjects of research:
slopes, natural slopes, landslide, state of stress
strain, model of soil, Method of fined elements, retaining wall, efficiency, con-
structive solution.
The purpose of work
:
тo study a state of the stress strain of slopes and
slopes from the application of elastic-plastic models, eating, and the identifica-
tion of optimal solutions of the constructive anti-landslide facilities.
Methods of research
: based on the use of modern scientific positions of
soil mechanics, foundation engineering and modeling theory, carrying out com-
plex experiments in the laboratory and in situ, numerical modeling of elastic-
plastic models, finite element and simplex methods calculation.
The results obtained and their novelty
:
On the basis of laboratory and
in situ experimental studies of regional soils, obtained basic qualitative regulari-
ties and quantitatively the results of deformation and strength. We propose a soil
model, which describes the actual behavior of the vertical slopes of stress-strain
state. And on the basis of these analytical and numerical calculations using the
elastic-plastic models revealed the most rational solution of retaining walls.
Practical value
:
is the possibility of using the results obtained in the cal-
culation a state of the stress strain and determining the degree of stability of
slopes and slopes with complex geometric configurations. Recommended com-
puted model soil allows determine more accurately of stress-strain state rate and
pressure of the landslide slope stability and slope by numerical methods. Rec-
ommended of anti-slide protection activities and retaining walls for the effec-
tiveness use.
Degree of embed and economic affectivity
:
a project for strengthening
the slope on the Akhunbabaev street and angle retaining wall on the Shahi
Zinda street necropolis in Samarkand sity, a program of "Calculation of natural
slope stability, taking into account the variable humidity of loess soils".
Field of application:
Design and construction.
28
Подписано в печать 27.03.2012 Объём 1,75 п.л. Заказ №86
Формат бумаги 30х42 1/8 Тираж 100 экз. Бесплатно
© Типография издательско-полиграфическом центре СамГИЯ.
Адрес: г. Самарканд ул. Бустонсарой 93.
