Влияния изменения влажностного режима грунтового массива и передаваемого на него давления на реализацию просадочных свойств лёссовых просадочных грунтов и формирования сил отрицательного трения Pn на боковую поверхность ствола свай и других видов фундаментов

Abstract

RU: Выполнен анализ материалов по формированию просадочных свойств эоловых отложений (Обручев, Абелев, Крутов, Мустафаев и др.) По выполненному анализу установлено, что физические свойства лёссовых просадочных грунтов, их региональные особенности (εse, Pse, Wse, Sse,g, Sse,p) зависят от генезиса этих осадочных отложений. В имеющихся литературных источниках (Ю. М. Абелев, В. И. Крутов …ДБН) все региональные характеристики лёссовых просадочных грунтов принимаются по данным экспериментов, результаты которых приводятся в материалах инженерно-геологических изысканий или выполненных непосредственно авторами. В данной статье делается попытка выразить основные и региональные характеристики просадочных грунтов аналитической зависимостью εse = f(Wt), где Wt – изменение влажности лёссового просадочного грунта во времени в процессе инфильтрации воды в лёссовый грунт; определиться с понятием прочность цементационных связей – «Ц» и зависимости этой прочности влажности Ц= f(W); показать зависимость изменения природного давления «Рg» от изменения влажности грунта: дать трактовку или обновить существующие высказывания ведущих специалистов по этому направлению о критической влажности Wкр (Wпр) и о начальном просадочном давление Рse = Р кр; предложить аналитическую зависимость формирования сил отрицательного трения – Рп на боковую поверхность ствола свай в зависимости от изменения влажности проседающего грунта – Рп = f(W). Даються предложения по вычеслению промежуточных значений прочностных и деформационных показателей (∁,φ,Ε) просадочного грунта находящихся в диапазоне влажности 0≤W≤Wsat. По вычеслинным промежуточным значениям ∁_W,φ_W,Ε_W определять силы трения грунта на боковую поверхность ствола сваи. Принимая во внимание, что при определении несущей способности свай в лёссовых просадочных грунтах силы трения грунта передающиеся на ствол сваи «f» определяются при полном замачивании лёссового грунта, прорезаемого сваей и силы отрицательного трения грунта на боковую поверхность ствола сваи тоже определяются по характеристикам замоченого грунта, т.е. в первом случае f=f_sat (при I_L=(W_sat-W_p)/I_p ), во втором случае (τ=σ_(sat,zg)⋅tg⁡〖φ_sat 〗+∁_sat). Так как процесс передачи сил трения грунта на боковую поверхность ствола сваи отличается в этом случае только направлением передачи этих сил, то авторами предлагается: при вычисление несущей способности сваи в лёссовых просадочных грунтах силы трения грунта в пределах прорезаемой лёссовой просадочной толщи не учитывать f=0, что идет в резерв несущей способности сваи, а силы трения грунта на боковую поверхность ствола сваи при просадке толщи приравнять Р_п=0, так как f=0, а τ=f. Тогда споров о действии сил отрицательного трения на боковую поверхность ствола сваи – Р_п – и способов его вычисления (Р_п=U∑▒τ_i h_i) не возникает, ведь существующая формула не отражает физический процесс проявления сил отрицательного трения – Р_п. Авторами предлагается вычислять (при «необходимости») силы отрицательного трения при неполном замачивании толщи в зависимости от промежуточной влажности (W_i) вычислив предварительно промежуточное значения C𝑊 и 𝜑𝑊.

UK: Виконаний аналіз матеріалів по формуванню властивостей просадочних еолових відкладень (Обручев, Абелевий, Крутов, Мустафаев та ін.). По виконаному аналізу встановлено, що фізичні властивості лесових просадчих грунтів, їх регіональні особливості (εse, Pse, Wse, Sse, g, Sse, p) залежать від генезису цих осадових відкладень. У наявних літературних джерелах (Ю. М. Абелев, В. І. Крутов ... ДБН) усі регіональні характеристики лесових просадчних грунтів приймаються за даними експериментів, результати яких наводяться в матеріалах інженерно-геологічних досліджень або виконаних безпосередньо авторами. У цій статті робиться спроба виразити основні і регіональні характеристики просадчних грунтів аналітичною залежністю εse=f(Wt), де Wt – зміна вологості лесового просадчного грунту в часі в процесі інфільтрації води в лесовий грунт; визначитися з поняттям міцність цементаційних зв'язків – Ц, і залежності цієї міцності від вологості Ц = f(W); показати залежність зміни природного тиску Рg від зміни вологості грунту : дати трактування або відновити існуючі висловлювання провідних фахівців з цього напряму про критичну вологість Wкр (Wпр) і про початковий просадчний тиск Рse = Ркр; запропонувати аналітичну залежність формування сил негативного тертя – Рп на бічну поверхню стовбура паль залежно від зміни вологості просідаючого грунту – Рп = f(W). Даються пропозиції з розрахунку проміжних значень міцністних і деформаційних показників (Сφ, Ε) просадного грунту, що знаходяться в діапазоні вологості 0 ≤ W ≤ Wsat. По розрахованим проміжним значенням Сw, 𝜑w, Εw визначати сили тертя грунту на бічну поверхню стовбуру палі. Зважаючи, що при визначенні несучої здатності паль, в лесових просадочних грунтах сили тертя грунту f, що передаються на стовбур палі, визначаються при повному замочуванні лесового грунту, що прорізається палею і сили негативного тертя грунту на бічну поверхню стовбуру палі теж визначаються за характеристиками замоченого грунту, тобто в першому випадку 𝑓 = 𝑓𝑠𝑎𝑡 (при 𝐼𝐿=𝑊𝑠𝑎𝑡 − 𝑊𝑝), у другому випадку (𝜏=𝜎𝑠𝑎𝑡,𝑧𝑔⋅tg𝜑𝑠𝑎𝑡+C𝑠𝑎𝑡). Оскільки процес передачі сил тертя грунту на бічну поверхню стовбуру палі відрізняється в цьому випадку тільки напрямом передачі цих сил, то авторами пропонується: при обчислення несучої здатності палі, в лесових просадочних грунтах сили тертя грунту в межах лесової просадочної товщі, що прорізається, не враховувати 𝑓 = 0, що йде в резерв несучої здатності палі, а сили тертя просідаючого грунту на бічну поверхню стовбуру палі при тій, що просіла товщі прирівняти Рп = 0, оскільки 𝑓 = 0, а 𝜏 = 𝑓. Тоді суперечок про дію сил негативного тертя на бічну поверхню ствола палі – Рп – і способів його обчислення (Рп=∑𝜏𝑖ℎ𝑖) не виникає, адже існуюча формула не розкриває фізичний процес прояву сил негативного тертя – Рп. Авторами пропонується обчислювати (при необхідності«) сили негативного тертя при неповному замочуванні товщі залежно від проміжної вологості (𝑊𝑖) вичисливши заздалегідь проміжне значення C𝑊 і 𝜑𝑊.

EN: It is executed the materials analysis on forming of collapsing properties of eolian sedimentations (Obrychev, Abelian, Krytov, Mustafaev and other). On the executed analysis is set, that physical properties of loess collapsing soils, their regional features (εse, Pse, Wse, Sse,g, Sse,p) depend on genesis of these basic sedimentations. In present literary sources (Abelian U., Krytov V… DBN) all regional descriptions of loess collapsing soils are accepted from data of experiments results over of which are brought in materials of engineer-geological researches or executed directly by authors. In this article is given a shot to express basic and regional descriptions of collapsing soils analytical dependence of εse=f(Wt), where Wt – is time-history of humidity of loess collapsing soil in the process of infiltration of water in loess soil; determined with a concept durability of cementation connections – «Ц» and dependences of this durability of humidity of Ц= f(W); to show dependence of change of natural pressure of «Рg» on the change of soil humidity: to give interpretation or renew the existent utterances of leading specialists to this direction about critical humidity of Wкр (Wпр) and about initial sagging pressure of Рse=Ркр; to offer analytical dependence of forming of negative friction forces – Рп on the side of barrel of piles depending on the humidity change of collapsing soil – Рп= f(W). It is given suggestions on calculation of intermediate values of strength and deformation indexes (∁, 𝜑,Ε) of collapsing soil being in the range of humidity 0≤W≤Wsat. On the calculated intermediate values ∁_W,φ_W,Ε_W determine the soil friction forces on the side surface of the pile shaft. Whereas, at determination of bearing strength of piles in loess collapsing soils of soil friction forces that is transmissible on a pile shaft of «f» are determined at the complete soakage of the loess soil cut through by a pile and negative friction forces of soil on the side of pile shaft are too determined on descriptions of moistened soil, i.e. in first case f=f_sat (under I_L=(W_sat-W_p)/I_p ), in second case (τ=σ_(sat,zg)⋅tg⁡〖φ_sat 〗+∁_sat). Because the process of transmission of soil friction forces on the side of pile shaft differs in this case only by the transmit-direction of these forces, then offered authors: at calculation of bearing strength of pile in loess collapsing soils of soil friction force within the limits of the cut through loess collapsing layer not to take 𝑓=into account 0, that goes to reserve of bearing strength of pile, and soil friction forces on the side of pile shaft at collapsing of layer to equate Рп=0, because 𝑓=0, and 𝜏=𝑓. Then spores about operating of negative friction forces on the side of pile shaft – Рп – and the methods of its calculation (Р_п=U∑▒τ_i h_i) do not arise up, in fact existent formula does not reflect the physical process of display of negative friction forces – Рп. It is suggested to calculate (if «necessary») forces of negative friction authors at the incomplete soakage of layer depending on intermediate humidity (𝑊𝑖) calculating preliminary intermediate values C𝑊 и φ_W.