модульные дома под ключ проекты
Методика
Усовершенствованная методика расчета осадки насыпи на слабых грунтах на основе реализации математических моделей процессов лабораторных испытаний образцов
Купить Методика — бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее
модульные дома под ключ санкт петербург
Цена на этот документ пока неизвестна. Нажмите кнопку "Купить" и сделайте заказ, и мы пришлем вам цену.
Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль"
Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.
Способы доставки
- Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
- Курьерская доставка (7 дней)
- Самовывоз из московского офиса
- Почта РФ
В Методике отражен новый подход к решению задачи прогноза осадки насыпи на участках залегания слабых грунтов путем реализации математических корреляционных моделей процессов лабораторных компрессионных и консолидационных испытаний образцов грунта расчетного слоя. Предложены зависимости и новые схемы решения основных задач проблемы с учетом консолидационных свойств конкретных грунтов и условий их работы в конструкции.
Уточнены условия использования показателя консолидации грунтов по Н.Н. Маслову.
Предложен способ построения корреляционных моделей процессов консолидации грунта расчетного слоя по результатам лабораторных испытаний образцов разной высоты.
Оглавление
ПРЕДИСЛОВИЕ
СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ КОРРЕЛЯЦИОННЫЕ МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ КОМПРЕССИИ И КОНСОЛИДАЦИИ ОБРАЗЦОВ ГРУНТА, ИСПЫТЫВАЕМЫХ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ
ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ОСНОВАНИЯ ДОРОЖНОЙ НАСЫПИ
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РАСЧЕТНЫХ СХЕМ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ПРОГНОЗА ОСАДКИ СЛАБОГО ОСНОВАНИЯ ДОРОЖНОЙ НАСЫПИ
ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ ЛАБОРАТОРНЫХ КОМПРЕССИОННЫХ И КОНСОЛИААЦЙОННЫХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ ГРУНТА
ОТРАЖЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЛАБОРАТОРНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЗНАЧЕНИЯХ ПАРАМЕТРОВ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ
РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ ДОСТИЖЕНИЯ ТРЕБУЕМОГО УРОВНЯ ОСАДКИ НАСЫПИ НА НЕОДНОРОДНОМ ДЕФОРМИРУЕМОМ ОСНОВАНИИ
ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССОВ КОНСОЛИДАЦИИ ГРУНТА РАСЧЕТНОГО СЛОЯ КОНСТРУКЦИИ
ЛИТЕРАТУРА
| Дата введения | 01.01.2002 |
|---|---|
| Добавлен в базу | 01.02.2009 |
| Актуализация | 01.10.2008 |
Этот документ находится в:
- Раздел Отраслевые и ведомственные нормативно-методические документы
- Раздел Проектирование и строительство автомобильных дорог
- Раздел Автомобильные дороги
- Раздел Проектирование, строительство, ремонт и содержание автомобильных дорог
- Раздел Земляное полотно
- Раздел Проектирование и строительство земляного полотна на слабых грунтах
- Раздел Земляное полотно
- Раздел Проектирование, строительство, ремонт и содержание автомобильных дорог
Государственный дорожный научно-исследовательский институт ФГУП «СОЮЗДОРНИИ»
РАСЧЕТА ОСАДКИ НАСЫПИ НА СЛАБЫХ
ГРУНТАХ НА ОСНОВЕ РЕАЛИЗАЦИИ
ПРОЦЕССОВ ЛАБОРАТОРНЫХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ
СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ КОРРЕЛЯЦИОННЫЕ МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ КОМПРЕССИИ И КОНСОЛИДАЦИИ ОБРАЗЦОВ ГРУНТА, ИСПЫТЫВАЕМЫХ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ
ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ОСНОВАНИЯ ДОРОЖНОЙ НАСЫПИ
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РАСЧЕТНЫХ СХЕМ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ПРОГНОЗА ОСАДКИ СЛАБОГО ОСНОВАНИЯ ДОРОЖНОЙ НАСЫПИ
ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ ЛАБОРАТОРНЫХ КОМПРЕССИОННЫХ И КОНСОЛИААЦЙОННЫХ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ ГРУНТА
ОТРАЖЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЛАБОРАТОРНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЗНАЧЕНИЯХ ПАРАМЕТРОВ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ
РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ ДОСТИЖЕНИЯ ТРЕБУЕМОГО УРОВНЯ ОСАДКИ НАСЫПИ НА НЕОДНОРОДНОМ ДЕФОРМИРУЕМОМ ОСНОВАНИИ
ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССОВ КОНСОЛИДАЦИИ ГРУНТА РАСЧЕТНОГО СЛОЯ КОНСТРУКЦИИ
Отражен новый подход к решению задачи прогноза осадки насыпи на участках залегания слабых грунтов путем реализации математических корреляционных моделей процессов лабораторных компрессионных и консолидационных испытаний образцов грунта расчетного слоя. Предложены зависимости и новые схемы решения основных задач проблемы с учетом консолидационных свойств конкретных грунтов и условий их работы в конструкции.
Уточнены условия использования показателя консолидации грунтов по Н.Н. Маслову.
Предложен способ построения корреляционных моделей процессов консолидации грунта расчетного слоя по результатам лабораторных испытаний образцов разной высоты.
Разработки доведены до уровня программ для ПЭВМ. Показана высокая степень соответствия результатов расчетов и натурных наблюдений, отмечены существенные различия результатов сопоставительных расчетов, выполненных с использованием предлагаемых и традиционных представлений.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Современные условия строительства автомобильных дорог требуют разработки индивидуальных проектов конструкции земляного полотна, обоснованных соответствующими расчетами. В большей степени это относится к условиям проектирования и строительства земляного полотна на участках залегания «слабых» грунтов, склонных к консолидационной осадке. Выбор наиболее рациональных конструкций земляного полотна во многом зависит от прогноза величины осадки и ее развития во времени под действием веса насыпи. На стадии проектирования это можно получить расчетом, поэтому развитие и совершенствование методов расчета насыпей на «слабых» грунтах является одной из актуальных задач дорожного строительства в настоящее время.
В представленной Методике рассмотрены основные положения усовершенствованного методического подхода к расчету насыпи на «слабых» грунтах, направленные на повышение уровня соответствия расчетного аппарата реальным условиям, использование новых подходов к решению ряда задач, применение средств прикладной математики и вычислительной техники.
Высокий уровень соответствия результатов полученных расчетов и натурных наблюдений свидетельствует о перспективности предложенных разработок.
Настоящая работа выполнена канд. техн. наук Л.И. Семендяевым.
Замечания и предложения по Методике просьба направлять по адресу: 143900, Московская обл., г. Балашиха-6, ш. Энтузиастов, 79, ФГУП «Союздорнии».
Генеральный директор ФГУП «Союздорнии»
СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
Проблема проектирования и строительства автомобильных дорог в сложных инженерно-геологических условиях Российской Федерации - одна из актуальнейших проблем отечественного дорожного строительства. Для таких условий необходимо [1] разрабатывать индивидуальные проектные решения конструкции земляного полотна на основе специальных нормативных документов и методических разработок. Они должны учитывать специфичные условия взаимодействия земляного полотна и элементов рельефа местности, особенности строительства и эксплуатации конструкции с обязательным обоснованием соответствующими расчетами, результаты которых отличаются необходимой степенью точности и надежности.
Как правило, при проектировании земляного полотна автомобильных дорог в сложных инженерно-геологических условиях, помимо обеспечения необходимой степени устойчивости откосов насыпи (выемки), необходим анализ комплекса вопросов по оценке условий взаимодействия собственно земляного полотна с элементами рельефа местности, на которых оно расположено. Так при индивидуальном проектировании земляного полотна автомобильных дорог в сложных условиях пересеченной местности следует анализировать результаты оценки устойчивости конструкции «земляное полотно-склон» [2].
Совершенно иные вопросы приходится решать при проектировании и строительстве земляного полотна на участках распространения «слабых» грунтов [3]. В этом случае необходимо учитывать особенности свойств таких грунтов (склонность к осадке под действием дополнительной нагрузки от веса насыпи), а также возможность возникновения эффекта их выдавливания из слоев основания.
В общем случае проблема расчета конструкций для таких условий предполагает рассмотрение следующих задач:
- проведение лабораторных компрессионных и консолидационных [3] испытаний образцов «слабых» грунтов и обработка результатов, что позволит получить значения консолидационных характеристик испытываемых грунтов для расчета величины и динамики осадки конструкции;
- оценка устойчивости основания насыпи (на выдавливание «слабого» грунта);
- расчет конечной осадки конструкции и времени завершения требуемого уровня ее консолидации;
- назначение (в случае необходимости) комплекса мероприятий по повышению степени устойчивости основания насыпи, уменьшению величины конечной осадки конструкции, и сокращению времени завершения интенсивной части ее консолидации.
Решение каждой из перечисленных задач должно базироваться на соответствующих методических предпосылках и расчетном аппарате.
Ранее разработанные методические и нормативные документы [3, 4] ориентированы на ручной счет с использованием графиков, номограмм, упрощенных расчетных схем и представлений.
Применение средств вычислительной техники позволяет вести расчеты на современном уровне, разрабатывать и реализовывать новые методические положения, уточнять и конкретизировать расчетные схемы решения ряда задач, которые в традиционной постановке являются приближенными и субъективными.
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ КОРРЕЛЯЦИОННЫЕ МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ КОМПРЕССИИ И КОНСОЛИДАЦИИ ОБРАЗЦОВ ГРУНТА, ИСПЫТЫВАЕМЫХ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ
С шествующие методики расчета [3] земляного полотна автомобильных дорог на слабом основании базируются на результатах лабораторных компрессионных и консолидационных испытаний образцов «слабых» грунтов. С их использованием определяются расчетные консолидационные характеристики испытываемого грунта и динамика консолидации образца во времени.
Как правило, лабораторные консолидационные испытания образцов грунта расчетного слоя конструкции осуществляются в течение длительного периода (в некоторых случаях - несколько суток). Поэтому на практике для визуальной оценки результатов лабораторных консолидационных испытаний образцов чаще используется [3, 4] полулогарифмическая система координат: на горизонтальной оси откладываются логарифмы времени в контрольных точках, а на вертикальной - соответствующие величины деформаций испытываемого образца [13]. Эта схема нередко применяется для определения времени завершения интенсивной части консолидации образца.
Общепринятый критериальный подход к решению указанной задачи заключается в визуальном (графический метод) поиске такой точки tk на графике (рис.1), начиная с которой процесс консолидации образца грунта приобретает линейный (в полулогарифмической системе координат) характер.
Рис. 1. Кривые консолидации образцов. Время окончания основного этапа консолидации, полученное: ▼ - традиционным путем, Δ - расчетным способом
Корректность методической обеспеченности такого подхода не является бесспорной, поскольку начиная с определенного таким образом значения tk линейно изменяется не собственно процесс консолидации образца, а некоторая его функция, представляющая исследуемый процесс в неравномерно сжатых интервалах времени. Степень (уровень) такого сжатия можно проиллюстрировать тем, что в соответствии с принятой схемой графическое отображение логарифмической функции у = аlnх будет иметь линейное представление (см. рис 1).
Помимо этого, время завершения лабораторных консолидационных испытаний образцов грунтов в зависимости от их разновидности и состояния существенно различается: для некоторых глинистых грунтов оно составляет 100 - 1000 мин, для торфов - 5000 мин и более. При этом в соответствии с изложенным выше подходом визуально определяемое время завершения интенсивной части консолидации образца составляет для некоторых глинистых грунтов 60 - 180 мин, торфов - 600 - 1200 мин и более.
Такой широкий диапазон значений времени лишь условно вписывается в принятую схему, поскольку каждому времени соответствуют свои условия определения видимой линейности процесса (на самом деле логарифмической зависимости) консолидации. Так, для 100 мин коэффициент сжатия (Kсж=t/lgt) по горизонтальной оси графика Kсж = 50, соответственно для 1000 мин Kсж=333, а для 10000 мин Kсж = 2500 (см. рис.1).
Вполне возможно, что, несмотря на указанные обстоятельства, традиционный подход к определению расчетного времени завершения интенсивной части консолидации испытываемого образца может дать достаточно реальные результаты. Однако в общем случае их достоверность не может считаться обеспеченной.
Сложность проблемы расчета осадки насыпи земляного полотна автомобильных дорог на участках залегания «слабых» грунтов предопределила большое количество исследований в этом направлении [4, 8, 16 и др.]. Однако расчеты реальных конструкций осуществляются, как правило, с использованием упрощенных зависимостей и представлений, не отличающихся достаточным уровнем строгости и дающих поэтому приближенные результаты.
Повысить точность и достоверность расчетов, уровень обоснованности и степень их соответствия реальным и лабораторным процессам, уменьшить долю влияния принятых условностей и допущений и субъективного фактора, повысить уровень формализации процесса расчетов можно построением аналитических (формульных) представлений лабораторных компрессионных и консолидационных испытаний образцов грунта расчетного слоя конструкции.
Поскольку в общем случае не определена научно обоснованная физико-математическая модель таких процессов, целесообразно ориентироваться на построение корреляционной модели, учитывающей особенности проведения лабораторных экспериментов. Она должна быть достаточно универсальной, гибкой и обеспечивать выполнение следующих условий:
1 описывать с достаточной для практического использования точностью процесс лабораторных испытаний образцов грунта (от начала до завершения);
2 обеспечивать возможность аналитического описания процессов компрессии и консолидации образцов различных фунтов для разных условий проведения лабораторных экспериментов (Р, hoбр., hф);
3 позволять аналитическим путем определять основные консолидационные показатели испытываемого грунта, а также время завершения интенсивной части его консолидации исходя из условия, что при дальнейшем увеличении значений времени соответствующие приращения величины относительной осадки становятся несущественными. Основываясь на результатах лабораторных испытаний большого количества образцов различных грунтов, полученных многими исследователями в разное время, были проанализированы возможности использования для аналитического описания процессов компрессии и консолидации образцов (с учетом перечисленных условий) различных корреляционных зависимостей. В наибольшей степени соответствует предъявляемым требованиям зависимость логистического вида [17]:
на основе которой можно построить корреляционные модели процессов консолидационных и компрессионных испытаний. При обработке результатов компрессионных испытаний в качестве зависимой переменной у принимается переменная величина модуля осадки грунта е (мм/м), а независимой - изменяющаяся в процессе лабораторного эксперимента величина сжимающей нагрузки Р (кгс/см 2 ); при обработке результатов консолидационных испытаний значениями у является относительная деформация испытываемого образца, а переменной X соответствуют значения t (мин) времени контрольных замеров.
Корреляционная зависимость (1) может служить математической моделью исследуемого процесса, если зафиксированы численные значения а, в, с, к.
Сравнительно большое количество параметров зависимости (1) позволяет получить наиболее полное соответствие экспериментальных и расчетных значений уровня консолидации (осадки) образца во всем интервале изменения значений независимой переменной. Однако при такой постановке требуется разработка специальных приемов и методов, чтобы по результатам лабораторных испытаний образца грунта определить оптимальные в каждом случае значения каждого из перечисленных параметров, отражающие лабораторный процесс. Для этого необходимы современные средства вычислительной техники. Основными элементами методологической схемы решения этой задачи являются направленные итерационные циклы, уточняющие значения параметров с и к, и известный метод наименьшие квадратов.
Рассчитанные таким образом значения формальных параметров корреляционного уравнения (1) могут быть использованы для определения значений основных показателей, характеризующих процесс деформирования образца в соответствии с консолидационными свойствами исследуемого грунта и условиями проведения экспериментов.
В частности, конечная (с точки зрения завершения интенсивной части консолидации) осадка образца при обработке данных его консолидационных испытаний может быть получена аналитическим путем исходя из того, что зависимость вида (1) имеет горизонтальную асимптоту, по формуле
Начальная (условно мгновенная) осадка образца в момент нагружения расчетной нагрузкой рассчитывается аналогично:
Построенные с использованием зависимости (1) корреляционные модели лабораторных процессов позволяют усовершенствовать методики решения комплексной проблемы прогноза осадки насыпи. В частности, можно отработать единый методический подход ко всем случаям определения расчетного времени завершения интенсивной части консолидации образца.
Избежать методической неопределенности (см. рис.1) можно, если обосновать общий критерий, имеющий вполне определенный физический смысл и позволяющий с одинаковой степенью достоверности решать задачу применительно к различным грунтам с разным временем завершения интенсивной части консолидации в лабораторных условиях и величиной осадки.
В качестве такого параметра принято использовать характеристику, независимую от свойств испытываемого грунта, например, предельно допустимую (исходя из некоторых соображений) скорость деформирования образца в направлении независимой переменной. Принято считать [3, 4], что точность результатов контрольных замеров величины осадки испытываемого образца высотой 2 см обеспечивается до тех пор, пока величина его суточных деформаций составляет не менее 0,02 мм. С учетов этого формально можно определить минимальную скорость деформирования образца, при достижении которой в соответствии с принятой масштабной системой представления результатов консолидационных испытаний образца и условиями проведения лабораторных экспериментов завершается его интенсивная часть:
Определенное таким образом значение Vпр может считаться наиболее целесообразным, так как отражает реальные условия лабораторных консолидационных испытаний.
Пороговое значение скорости консолидации образцов грунта может служить критерием лишь в том случае, если реально его применение при расчетах.
В случае использования зависимости (1) в качестве корреляционной модели процесса расчетную скорость консолидации (и компрессии) образца в любой момент времени (или при любой нагрузке) можно определить аналитическим путем по формуле
Таблица 1
Результаты корреляционной обработки данных лабораторных испытаний образцов грунта
