способ определения напряженно-деформированного состояния грунта в основании сооружения

Формула изобретения

Способ определения напряженно-деформированного состояния грунта в основании сооружения путем установки датчиков давления в основании сооружения, замера главных напряжений ₁, ₂, ₃ в основании сооружения, выделения активной зоны деформирования в основании сооружения и расчета характеристик НДС с использованием параметра Лоде для определения вида НДС по формуле

отличающийся тем, что в активной зоне деформирования выделяют датчики давления, расположение которых соответствует наибольшему объему и близкому к форме куба, и вписывают в эту область куб, по граням которого определяют средние главные напряжения, рассчитывают вид НДС и значение напряженности деформированного состояния по формуле

где - третий инвариант (кубический) тензора напряжений;

- средние значения главных напряжений;

V - объем куба, вписанного в активную зону деформирования.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства, в частности к способам определения физико-механических свойств грунтов, и может быть использовано при проектировании автомобильных дорог и нефтегазовых сооружений для строительства в сложных инженерно-геологических условиях.

Известен лабораторный способ определения напряженно-деформированного состояния (НДС) грунта путем деформирования кубического образца грунта действием по граням главных напряжений ₁, ₂, ₃ и определения вида НДС по параметру Лоде: =2 ₂- ₁- ₃/ ₁- ₃ (Бугров А.К., Нарбут P.M., Сипидин В.П. Исследование грунтов в условиях трехосного сжатия. - Л.: Стройиздат, 1987, с.107-108).

Недостатком известного способа является отсутствие возможности определения НДС в полевых условиях для всего объема деформированной зоны основания сооружения с учетом изменения его вида и величины, что затрудняет выбор более точной расчетной схемы при проектировании фундамента и снижает, в целом, эффективность способа.

Наиболее близким техническим решением является способ определения НДС грунта путем установки датчиков давления в основании сооружения, замера напряжений и выделения активной зоны деформирования (Дашко Р.А., Каган А.А. Механика грунтов в инженерно-геологической практике. - М.: Недра, 1977, с.63-66).

Недостатком известного способа является отсутствие возможности определения вида и величины НДС, что снижает эффективность способа.

При создании настоящего изобретения была поставлена задача по разработке более эффективного способа определения НДС грунта в основании различных сооружений.

Поставленная задача достигается тем, что в способе определения напряженно-деформированного состояния (НДС) грунта в основании сооружения путем установки датчиков давления в основании сооружения, замера главных напряжений ₁, ₂, ₃ в основании сооружения, выделения активной зоны деформирования в основании сооружения и расчета характеристик НДС с использованием параметра Лоде для определения вида НДС по формуле: =2 ₂- ₁- ₃/ ₁- ₃, согласно изобретению в активной зоне деформирования выделяют датчики давления, расположение которых соответствует наибольшему объему и близкому к форме куба, и вписывают в эту область куб, по граням которого определяют средние главные напряжения, рассчитывают вид НДС и значение напряженности деформированного состояния по формуле:

,

где - третий инвариант (кубический) тензора напряжений;

- средние значения главных напряжений;

V - объем куба, вписанного в активную зону деформирования.

При этом повышается эффективность способа как за счет определения вида НДС и его величины, так и за счет повышения точности их определения.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена схема определения НДС грунта в основании сооружения.

Способ реализуется следующим образом.

Рассмотрим работу, например, резервуара 1 на грунтовом основании 2. От веса Р резервуара 1 в грунтовом основании 2 развивается область напряжений и деформаций, отличная от остального массива, которую можно выделить, замерив датчиками 3 значения давлений в различных точках основания 2 сооружения 1, используя для этого, например, датчики давления и репера деформаций (Амарян Л.С. Прочность и деформируемость торфяных грунтов. - М.: Недра, 1969, с.149-153).

По замеренным значениям давлений определяют значения главных напряжений ₁, ₂, ₃ в различных точках грунтового основания 2 и оконтуривают (выделяют) активную область деформирования 4 (Дашко Р.А., Каган А.А. Механика грунтов в инженерно-геологической практике. - М.: Недра, 1977, с.63-66). Затем в активной зоне деформирования 4 основания 2 сооружения 1 выделяют датчики давления 5, расположение которых соответствует наибольшему объему, близкому к форме куба, вписывают в эту область куб 6 и рассчитывают средние значения главных напряжений 7: , действующих на его гранях, через замеренные в различных ближайших к граням точках активной зоны деформирования 4 значения давлений. Зная значения , определяют вид НДС по параметру Лоде: . Рассчитывают значение напряженности деформированного состояния U по формуле:

, где

- третий инвариант (кубический) тензора напряжений (Бугров А.К., Нарбут P.M., Сипидин В.П. Исследование грунтов в условиях трехосного сжатия. - Л.: Стройиздат, 1987, с.30);

V - объем куба, вписанного в активную зону деформирования.

Применение способа определения НДС грунта в основании сооружения позволит повысить надежность и точность проектных решений при расчете фундаментов за счет учета в них характера и величины НДС и определенного непосредственно в активной зоне деформирования грунта.

Проведены опытно-лабораторные испытания предложенного способа в строительном павильоне кафедры «Автомобильные дороги, основания и фундаменты» Тверского государственного технического университета, которые подтвердили возможность его реализации в реальных грунтовых условиях.