SCI Библиотека

Рассмотрен аварийный участок сооружения установки противопожарной ляды строящейся вентиляционной установки угольной шахты. По результатам инженерно-геологических изысканий установлено, что основной причиной возникновения опасных деформаций фундаментов конструкций является наличие слабого несущего слоя основания из насыпного грунта и угля, что способствует повышению деформаций и перемещений, возникновению крена фундаментной плиты. На основе инженерно-геологических изысканий были разработаны две расчетные конечно-элементные схемы объемной модели, включающей прогноз напряженно-деформированного состояния (НДС) массива при естественном и закрепленном состояниях грунтового основания. Были проанализированы расчетные вертикальные сечения через каждые 15 градусов относительно центра опоры, на основе этого были определены наиболее опасные сечения, особенно характерны сечения (0, 45, 90, 135 градусов) с распределением напряжений и деформаций для обеих моделей грунтового основания. Для более точного прогнозирования устойчивости основания сооружения были определены интегральные показатели НДС для каждого угла поворота сечения при естественном грунтовом основании и при его закреплении. На основе результатов геомеханического прогноза было предложено использовать дополнительные инъекторы в зонах наиболее опасных сечений, что позволит повысить устойчивость фундамента, разработан план и схема расположения инъекторов, определены длины инъекторов, шаг и зоны закрепления основания. Сопоставление локальных и интегральных параметров НДС показало, что вертикальные нормальные напряжения после закрепления ослабленной зоны возросли по сравнению с естественным основанием, а значения горизонтальных деформаций массива основания уменьшились. Проведена оценка повышения точности расчета максимальных напряжений и деформаций за счет объемной постановки решаемой задачи, которое составило 6,22% и 41,69% соответственно

Приведено описание уникального по горно-геологическим условиям объекта исследований горнотехнического сооружения, характерного тем, что согласно карте А ОСР-2015 оно имеет сейсмичность 7 баллов и относится к объектам техногенного характера. Описана методика проведения инженерно-геологических изысканий, по результатам которых установлено, что основной причиной возникновения опасных деформаций фундаментов конструкций является наличие слабого несущего слоя основания и неоднородное расположение грунтов. Приведен план и разрез фундамента установки противопожарной ляды и вентилятора главного проветривания строящейся шахты. Описаны геолого-литологические колонки по двум скважинам №23 и №24 с инженерно-геологическими элементами и физико-механическими свойствами грунтов. Из результатов инженерно-геологических изысканий колонки скважины №23 следует, что фундамент установки противопожарной ляды расположен на слабом основании из насыпного грунта и угля, что способствует повышению деформаций и перемещений, возникновению крена фундаментной плиты. Из данных по колонке скважины №24 понятно, что фундаменты вентилятора главного проветривания расположены на неоднородном грунтовом основании, что способствует возникновению деформаций и его неравномерной осадке. Существующая нагрузка от веса вентиляционной установки способствует увеличению давления на краях фундаментной плиты. На основании анализа особенностей геологического строения грунтового основания объекта были разработаны две геомеханические модели по усилению грунтового основания установки противопожарной ляды и вентилятора главного проветривания. Приведены расчетные схемы в форме планов и разрезов объемной геомеханической модели с расположением инъекторов и зон закрепления основания. По результатам геомеханических расчетов представлены поля изолиний вертикальных перемещений для двух состояний грунтового основания, естественного основания и после закрепления.

В практике строительства часто встречаются неоднородные основания. Один из вариантов такого основания - со слабым подстилающим слоем - представляет особый интерес, ему посвящено немало теоретических и экспериментальных работ. Однако до сих пор в проектировании нашла применение только методика определения расчетного сопротивления основания со слабым подстилающим слоем, тогда как нормативная методика оценки его несущей способности отсутствует. В определенной степени это обусловлено отсутствием строгого статического решения теории предельного равновесия грунтов для этого случая. Применение же приближенных расчетных схем требует экспериментального обоснования процесса формирования области выпора в двухслойном основании при его разрушении.

В данной статье приводятся результаты опытов по исследованию очертания и размеров области выпора грунта в основании со слабым подстилающим слоем при различной глубине его расположения. Опыты проводились в малом грунтовом лотке для условий плоской деформации.

Результаты испытаний показывают, что, во-первых, при определенной глубине заложения слабого подстилающего слоя несущая способность такого основания равна несущей способности однородного основания песка. Во-вторых, при дальнейшем уменьшении глубины заложения подстилающего слоя несущая способность начинает уменьшаться, а линия разрушения основания - заходить в подстилающий слой.

В статье также приведены результаты полевых испытаний других ученых, изучавших двухслойное основание со слабым подстилающим слоем. В этих испытаниях подготовленный стенд подвергался монотонному нагружению жесткой круглой опоры (штампа), измерялись нагрузка на штамп и деформации основания. Результаты данных полевых исследований подтверждают результаты наших лабораторных испытаний.