Математичне моделювання взаємодії фундаментів з водонасиченими основами за МГЕ

Abstract

Construction plays a major role in the development of all sectors of the country, in increasing labor productivity, and in raising the material well-being of the population. Studying, improving, and analyzing construction experience to ensure the successful construction of significant facilities requires the implementation of a large complex of scientific research, which will be a reliable basis for the development of effective foundation structures. Strength is the problem of the century. Almost all materials, including soil, are destroyed as a result of the development of deformations of the form. The destruction of any solid body is the process of gradual disclosure, first of the weakest points, and then of fewer and fewer dangerous defects. A characteristic and most striking feature of the soil is its predominantly plastic deformation almost the moment of loading. The development of plastic (residual) deformations, which make up the majority of total deformations, causes a nonlinear dependence that requires consideration in geomechanics of this circumstance. The article investigates the change in pile resistance depending on the geological parameters of their base, analyzes the capabilities of the proposed numerical approach (boundary element method, BEM) to nonlinear decision-making problems on the bearing capacity of piles in a fairly typical phenomenon of loess soil soaking. The action of water is one of the significant factors that affects the deformation of soil foundations. According to experimental studies, in soaked loess soil, the angle of internal friction φ decreases by 1.5-2 times, the soil cohesion C decreases by 10 times, and Poisson’s ratio υ increases to 0.34-0.4. Even when loess soils have high strength and low deformation indicators in natural conditions, in the case of soaking their relative compressibility ( 3 to 5 cm) with a layer thickness of 10 m gives a settlement of 30-50 cm, which leads to tilting and the appearance of cracks in the structure. There is an incompleteness of the calculation models in the regulatory documents for loess soils, therefore the problem of foundation construction of the transition the bearing capacity of foundations in soils of natural humidity to the bearing capacity in waterlogged soils is relevant and for the present time and needs to be solved.

Будівництву належить найважливіша роль в розвитку всіх галузей країни, в підвищенні продуктивності праці, підйомі матеріального благополуччя населення. Вивчення, удосконалення та аналіз досвіду будівництва для забезпечення успішного спорудження значних об’єктів потребує виконання великого комплексу наукових досліджень, які будуть надійною базою для розробки ефективних конструкцій фундаментів. Міцність – проблема століття. Практично всі матеріали, в тому числі і ґрунт, руйнуються в результаті розвитку деформацій форми. Руйнування будь-якого твердого тіла – процес поступового розкриття спочатку найслабкіших місць, а потім все менш і менш небезпечних дефектів. Характерною і найбільш яскравою особливістю ґрунту є переважно пластичне його деформування практично з моменту завантаження. Розвиток пластичних (залишкових) деформацій, які складають більшу частину повних деформацій, обумовлює нелінійну залежність , що потребує врахування в геомеханіці цієї обставини. В статті досліджено зміну опору паль в залежності від геологічних параметрів їх основи, проаналізовано можливості використання методу граничних елементів (МГЕ) до нелінійних задач, прийняття рішень про несучу спроможність паль при доволі типовому явищі замочування лесових ґрунтів. Дія води - один із суттєвих факторів, який впливає на деформування ґрунтових основ. Згідно експериментального дослідження, у замоченого лесового ґрунту зменшуються кут внутрішнього тертя φ в 1,5-2 рази, зчеплення ґрунту С зменшується в 10 раз, коефіцієнт Пуассона υ збільшується до величини 0,34-0,4. Навіть коли в умовах натурального закладання лесові ґрунти мають високі міцністні і низькі деформативні показники, у випадку замочування їх відносна стисливість (від 3 до 5 см) при товщі  шар 10 м дає осідання 30-50 см, що призводить до крену і появи тріщин в споруді. В нормативних документах існує недопрацьованість розрахункових моделей для лесових ґрунтів, тому задача переходу від несучої спроможності фундаментів в ґрунтах натуральної вологості до несучої спроможності в замоклих ґрунтах є актуальною на теперішній час, і потребує вирішення.