Наукові основи формування геотехнічних властивостей просідних масивів з урахуванням гідротермального фактору

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.15.09 – геотехнічна і гірнича механіка. - Національний технічний університеті України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2011. Дисертацію присвячено розв’язанню актуальної наукової проблеми, пов’язаної з розробкою наукових основ деформування просідних лесових масивів під дією температурного фактора та нових комбінованих методів формування несучої здатності просідного ґрунтового масиву. На підставі теоретичних і експериментальних досліджень встановлено закономірності впливу температури води для замочування на коефіцієнти вологопровідності лесового грунту та глибини замочування масиву у вигляді кубічних поліномів, що дозволяють врахувати в теоретичних розрахунках зростання загального значення просідання. Виконано оцінку температурних полів, які утворюються в процесі перенесення тепла від теплових споруд в масив гірської породи. В роботі запропоновано методику покращення геотехнічних характеристик просідних лесових масивів в основах фундаментів споруд через вибухове армування жорстким заповнювачем. Розроблено математичну модель проникнення щебеню в водонасичений ґрунтовий масив при динамічному впливі на нього вибуху циліндричного заряду ВР. Напружено-деформованого стан армованого щебенем ґрунтового масиву розраховано з використанням програмного забезпечення PLAXIS. Основні результати досліджень передано до впровадження у вигляді методик і рекомендацій на ПрАТ «Проектний інститут «Укрспецтунельпроект», ДП«Укрметротунельпроект», ВП «Шахта «Бужинська» ДП «Волиньвугілля», СП «Основа-Солсиф».Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук за специальностью 05.15.09 - геотехническая и горная механика. - Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", Киев, 2011. 34 Диссертация посвящена решению актуальной научной проблемы, связанной с разработкой научных основ деформирования просадочных лессовых массивов под действием гидротемпературного фактора и разработкой новых комбинированных методов формирования несущей способности просадочного грунтового массива. В работе рассмотрены известные теоретические и прикладные исследования влияния естественных и техногенных термических и гидротермальных источников в горных породах и сжимаемых грунтовых массивах на формирование их физико-химических, фильтрационных, геомеханических характеристик и геотехнологических параметров. Проанализировано состояние исследований по тематике диссертационной работы в практике строительства и эксплуатации тепловых сооружений и подземных тепловых сетей. Обоснованно, что неучет влияния грунтовой влаги с повышенной температурой на структурные связи в лессовых грунтах любой степени просадочности приводит к значительным ошибкам в определении несущей способности массива. Отмечено, что известны инженерные способы стабилизации лессовых грунтов в таких условиях оказываются недостаточно надежными и требуют их дальнейшего развития. В работе отмечено, что основной причиной увеличения просадочных процессов в основаниях сооружений на лессовых грунтах является ускорение растворимости солей и цементирующих веществ в составе этих грунтов и увеличение глубины замачивания. На основании теоретических и экспериментальных исследований установлены закономерности влияния температуры воды для замачивания на коэффициенты влагопроводности лессовых грунтов и глубины замачивания массива в виде кубических полиномов что позволяют учесть в теоретических расчетах рост общего значения просадки. Рассмотрена задача о непрерывном замачивании из трубопровода теплотрассы однородной толщи просадного грунта с постоянной по глубине влажностью. Разработана методика и программное обеспечение для прогнозирования глубины увлажнения просадочного лессового массива при точечном в плане источнике замачивания. Установлено, что за счет увеличения глубины замачивания вода проникает в слои грунта ниже зоны уплотнения от собственного веса и веса сооружения, которые находятся в недоуплотненном состоянии и сохраняют просадочные свойства. На основе решения двумерного уравнения неустановившегося плоско-вертикального влагопереноса в зоне неполного насыщения (аэрации) в неоднородном анизотропном грунте, разработан метод прогнозирования параметров фронта оптимального уровня увлажнения (G=0,8) при скважинном способе замачивания лессового массива. Ускорения темпа замачивания лессового массива в 1,4 раза при скважинном замачивании можно достичь при увеличении температуры воды для замачивания до 60°С. На основе модели температурного состояния системы "фундамент - основание" выполнена оценка температурных полей при переносе тепла от тепловых сооружений в массив горной породы. Разработан метод прогнозирования местного проседания толщи лессового грунта во времени при куполообразном поднятии уровня подземной воды в виде косинусоидных функций, которые выражают зависимость максимальной скорости поднятия купола от температуры нагревания воды и интенсивности ее распространения. В работе предложена методика повышения геотехнических характеристик просадочных лессовых массивов в основах фундаментов сооружений путем армирования грунтов жестким заполнителем при помощи энергии взрыва системы удлиненных зарядов. Разработана математическая модель проникновения щебня в водонасыщенный грунтовый массив при динамическом воздействии на него взрыва цилиндрического заряда ВВ. Теоретически получены закономерности проникновения жесткого армирующего элемента (щебня) в водонасыщенные лессовые грунты с помощью энергии взрыва скважинных зарядов и установлено, что глубина проникновения частиц щебня достигает 5…7,5 диаметров зарядной полости, что подтверждается экспериментально. Напряженно-деформированного состояния армированного щебнем грунтового массива и изменение его несущей способности смоделировано с использованием программного обеспечения PLAXIS. Исследования, проведенные в работе, свидетельствуют об эффективности армирования структурно-неустойчивых грунтов на всю просадочную толщу, путем сочетания замачивания массива горячей водой, взрывного метода уплотнения с проникновением в массив жесткого естественного заполнителя. Армированный массив имеет улучшенные характеристики, втрое большую несущую способность и может быть использован в качестве основы под тепловыми сооружениями.Thesis to complete for the scientific degree of doctor of engineering sciences behind a speciality 05.15.09 - the geotechnical and mountain mechanics. - National technical university of Ukraine "Kyiv polytechnical institute", Kyiv, 2011. The dissertation is devoted the decision of the actual scientific problem 36 deformation settling loessial arrays under the influence of the temperature factor in a combination with development of the new combined methods reinforced of the ground array by the macadam. On the basis of theoretical and experimental researches laws of influence water temperature for soaking on the coefficients of water permeability of loess soil and depth of soaking array in the form of cubic polynoms that allow to take into account the increase of general value in theoretical calculations. In work the technique of increase of geotechnical characteristics settling loessial arrays in bases of constructions through explosive reinforcing by a hard filler. The mathematical model of penetration to the macadam is worked out in the water-inundated soil array at dynamic influence on him of explosion of cylindrical charge of explosive. Tensely-deformed condition of ground by reinforced the macadam is expected with use of software PLAXIS

Similar works

Having an issue?

Is data on this page outdated, violates copyrights or anything else? Report the problem now and we will take corresponding actions after reviewing your request.