Шляхи підвищення ефективності геотехнічного супроводження зведення піщаних подушок

Для виразу (1) коефіцієнт кореляції склав  , а критерій Фішера  , що більше за   при рівні значущості   та числі ступенів свободи  26 і  23 (отже, формула коректна). Відносна похибка   при цьому не перевищує 2, 4%. Аналогічно, для виразу (2)  ,  . Відносна похибка   не перевищує 2, 1%.

Отже, за товщиною відсипаного шару  , щільністю скелету ґрунту   в ньому, виду котка та, задаючись величиною зниження поверхні цього шару під котком  , проектувальник для кожного типу розкривного піску має змогу отримати відповідну щільність скелету ґрунту в межах шару подушки.

3. Значення механічних характеристик ( ,  ,  ) кожного з типів ущільнених розкривних пісків (мілкий, однорідний; його суміш із супіском пилуватим; середньої крупності, однорідний) найпростіше прогнозувати за отриманими величинами щільності скелету ґрунту   за графіками чи рівняннями взаємозв’язку   [8]. У напівлогарифмічних координатах графіки залежності модуля деформації, кута внутрішнього тертя та питомого зчеплення всіх типів дослідних розкривних порід від питомого об’єму скелета ґрунту  ,  ,   мають лінійний характер. При зменшенні питомого об’єму скелета ґрунту не залежно від режимів укочування механічні властивості ґрунту зростають.

Вологість ущільнених пісків суттєво не впливає на закономірності взаємозв’язку їх фізичних і механічних властивостей. За яких би параметрів укочування не було б отримано певне значення щільності скелету ґрунту, йому для піску певного гранулометричного складу відповідають певні величини кута внутрішнього тертя, питомого зчеплення, модуля деформації ґрунту.

У рівняннях взаємозв’язку між питомим об’ємом скелета ґрунту і модулем деформації, кутом внутрішнього тертя, питомим зчепленням кожного з типів пісків визначено (способом найменших квадратів із розрахунком коефіцієнтів кореляції та варіації) дві його індикаційні ознаки – вільний член (відповідно  ,  ,  ) й кутовий коефіцієнт ( ,  ,  ) лінійних рівнянь. Вільний член   для кожного з типів пісків описують лінійним рівнянням залежно від тиску компресійних випробувань зразків:

Слід відзначити, що величини коефіцієнтів варіації практично всіх рівнянь взаємозв’язку фізичних і механічних властивостей ущільнених розкривних пісків не перевищують  , а коефіцієнтів кореляції більші за  , що свідчить про достатню коректність емпіричних виразів.

4. За результатами відбирання зразків ґрунту за нормативною методикою з кожного шару подушки після його укочування та їх лабораторних досліджень графічні залежності та рівняння взаємозв’язку між фізичними і механічними характеристиками ґрунтів для піску певного гранулометричного складу можуть бути дещо скориговані.

5. Для кожного шару (чи кількох суміжних шарів у невеликому діапазоні глибин, наприклад до 1 – 1, 5 м) ґрунту певного гранулометричного складу окремої карти чи всієї подушки (її частини) будують ізополя (площі з близькими величинами тих чи інших параметрів) нормативних значень механічних властивостей ущільненого піску.

Результати досліджень. На рис. 1 – 3 подано достатньо характерні приклади побудови ізополів нормативних значень механічних властивостей ущільненого шляхом укочування піску мілкого однорідного в плані подушки під споруди електрометалургійного заводу ‘‘Vorskla Steel’’ для діапазону глибин, що не перевищує 1-1, 5 м. Аналогічним чином було представлено й значення механічних властивостей для двох інших типів розкривних пісків.

Зокрема, на рис. 1 показано ізополя величин модуля деформації   (за умов випробувань при компресійному тиску  0, 1 – 0, 2 МПа), МПа, ущільненого укочуванням піску мілкого однорідного.

 

 

Рис. 1. Ізополя величин модуля деформації   (за умов випробувань при компресійному тиску  0, 1 – 0, 2 МПа), МПа, ущільненого укочуванням піску мілкого однорідного шарів подушки під споруди заводу ‘‘Vorskla Steel’’

 

На рис. 2 можна побачити аналогічним шляхом побудовані ізополя значень кута внутрішнього тертя  , град, цього ж піску, а на рис. 3 – ізополя величин його питомого зчеплення  , кПа.

 

 

Рис. 2. Ізополя значень кута внутрішнього тертя  , град, ущільненого укочуванням піску мілкого однорідного шарів подушки під споруди заводу ‘‘Vorskla Steel’’

 

 

Рис. 3. Ізополя величин питомого зчеплення  , кПа, ущільненого укочуванням піску мілкого однорідного шарів подушки під споруди заводу ‘‘Vorskla Steel’’

 

Представлені на рис. 1 – 3 ізополя нормативних значень механічних властивостей ущільненого укочуванням мілкого піску кількох шарів подушки для проектувальників-геотехніків мають високу наочність й інформативність, що повинно підвищити якість і надійність проектування будівель і споруд на подібних штучних геомасивах, зокрема шляхом урахування встановленої неоднорідності масиву за площею та глибиною при моделюванні МСЕ просторових задач.

Висновки. Таким чином, обґрунтовано шляхи підвищення якості та надійності проектування штучних геомасивів за рахунок удосконалення геотехнічного супроводження зведення подушок з розкривних пісків, а саме: урахування взаємозв’язку між фізичними та механічними характеристиками генетично однорідних ґрунтів; побудова ізополів їх механічних властивостей в плані й за глибиною масиву.

Вищезазначені пропозиції з удосконалення ефективності геотехнічного супроводження зведення піщаних подушок, на наш погляд, доцільно вводити в практику фахівців з інженерної геології та проектувальників-геотехніків.

 

1. Крутов, В. И. Основания и фундаменты на насыпных грунтах / В. И. Крутов. – М. : Стройиздат, 1988. – 224 с.

2. Зоценко, М. Л. Використання «хвостів» Полтавського ГЗК при влаштуванні земляних споруд/ М. Л. Зоценко // Світ геотехніки. – 2005. – №4. – С. 7 – 11.

3. Van Impe, W. On the design, construction and monitoring of embankments on soft soil in underwater conditions / W. F. Van Impe, R. D. Verastegui Flores – Saint Petersburg: «Georeconstruction – Fundamentproject», 2007. – 164 p.

4. Улицкий, В. М. Геотехническое сопровождение развития городов (практическое пособие по проектированию зданий и подземных сооружений в условиях плотной застройки) / В. М. Улицкий, А. Г. Шашкин, К. Г. Шашкин. – СПб. : Стройиздат Северо-Запад; Группа компаний «Геореконструкция», 2010. – 552 с.

5. Барвашов, В. А. Компьютеризация взаимодействия между изыскателями и проектировщиками / В. А. Барвашов, Г. Г. Болдырев // Геотехника. – 2010. – №2. – С. 45 – 49.

6. Винников, Ю. Л. Шляхи підвищення інформативності інженерно-геологічних досліджень / Ю. Л. Винников, М. О. Харченко, Р. М. Лопан // Зб. наук. праць ІІІ Всеукраїнської наук. -практ. конф. „Проблеми й перспективи розвитку академічної та університетської науки”. – Полтава: ПолтНТУ, 2010. – С. 4 – 8.

7. Захаров, М. С. Как нам повысить качество инженерно-геологических изысканий / М. С. Захаров // Актуальные вопросы геотехники при решении сложных задач нового строительства и реконструкции: сб. тр. науч. -техн. конф. / Санкт-Петербургский госуд. архит. -строит. ун-т. – СПб., 2010. – С. 309 – 316.

8. Лопан, Р. М. Зв’язок між фізичними та механічними характеристиками ущільнених розкривних порід / Р. М. Лопан // Будівельні конструкції: Міжвід. наук. -техн. зб. – К. : НДІБК, 2011. – Вип. 75. – Кн. 2 – С. 648 – 655.

9. Винников, Ю. Л. Математичне моделювання укочування розкривних порід / Ю. Л. Винников, Р. М. Лопан // Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. науч. трудов. Вып. 61. – Дн-вск., ПГАСА, 2011. – C. 83 – 88.