У другому розділі представлено результати досліджень на зразках, відібраних в Сирії, мінералогічного і гранулометричного складу та фізико-механічних властивостей піщаних ґрунтів Сирії, які наведено в таблиці 1. Тут же здійснено узагальнення досвіду будівництва на піщаних ґрунтах Сирії і сформульовано висновки про доцільність пошуку надійних методів ущільнення і зміцнення піщаних ґрунтів, підвищення несучої здатності та зниження чутливості до вібраційних і динамічних навантажень з посиланням на сейсмічність території.

Таблиця 1. Фізико-механічні властивості піщаних ґрунтів Сирії

У третьому розділі наведено дані про аналіз і дослідження напружено-деформованого стану піщаної однорідної і шаруватої основи під навантаженим круглим жорстким штампом діаметром 9 см. Шарувата основа формувалася штучно витрамбовуванням в лотку розмірами: висота 70 см, діаметр 50 см. Склад основи: пісок середньої крупності однорідний кварцевий алювіальний та крупноуламковий грунт із фракцій діаметром 2,0 см і 0,7 см (жорства) із граніту, що відповідає умовам геометричного моделювання. Зважаючи на результати досліджень відомих вчених В.І. Курдюмова, К. Терцагі, М.М. Герсеванова, М.О. Цитовича, К.Є. Єгорова, М.В. Малишева, І.П. Бойка, В.Б. Швеця, Г.М. Петренка, С. Й. Цимбала, горизонт найбільших деформацій грунтової основи під штампом розташовується на глибинах від 0,4 до 1,5 (діаметра штампа). Глибина стисливої товщі за даними К. Фішера, П.Д. Євдокимова, А.І. Работникова, В.М. Голубкова, Ю.Ф. Тугаєнка і інших збільшується з ростом навантажень і досягає глибини 2,8 . Штучно створений, зміцнений та ущільнений шар в межах глибини до 3 , або трьох ширин фундаменту, з наперед заданими характеристиками і оптимізований за потужністю, складом і фізико-механічними властивостями, забезпечить необхідну величину розрахункового опору ґрунтової основи. Деформаційні властивості створеної шаруватої основи із зміцненими шарами, що складаються із піску та крупноуламкових фракцій в різних пропорціях, визначаються за положеннями лінійної механіки ґрунтів за II граничним станом із умови , де - нерівномірність осадки споруди, яка визначається з урахуванням фактору часу в залежності від модуля деформації та потужності шару, а - гранично допустиме значення даного виду нерівномірності осадки для споруди чи будинку, що розглядається.

Осадка основи на будь-який час, t, після навантаження визначається за формулою:

,см, (1)

де: - кінцева стабілізована осадка основи, що дорівнює:

,см, (2)

де: - інтенсивність зовнішнього навантаження, МПа; - потужність шару, см;

1/МПа (3)

середній коефіцієнт стисливості, коли та - коефіцієнти стисливості підсиленого витрамбуваним піском з жорствою, та - те ж саме, піщаного грунту без домішок;

- коефіцієнт консолідації, який визначається за формулою:

, мІ/рік, (4)

де: - коефіцієнт фільтрації, м/доба; - питома вага порової води.

Піщана основа в лотку формувалася шляхом пошарового ущільнення трамбовкою до досягнення щільності г/см ³ при вологості . Контроль щільності здійснювався методом різального кільця до і після випробування. Таким саме чином формувалися витрамбувані шари, що складалися із піску і жорстви діаметром 2,0 та 0,7 см, окремо. Потужність жорствяно-піщаного шару приймалася рівною , та 1-му діаметру штампу.

Зміцнені витрамбуваною сумішшю шари розташовувались на різних глибинах по відношенню до підошви штампу: безпосередньо під штампом, на глибині Ѕ і на глибині, рівній діаметру штампу.

У поперечному напрямку розміри зміцнених шарів дорівнювали трьом діаметрам штампу.

Навантаження штампу проводилось до граничних навантажень, які супроводжувались різким збільшенням осадки штампу та випором основи. Заглиблення штампу було рівним Ѕ діаметра штампу.

Для виявлення оптимального складу жорствяно-піщаного шару його формували із різних за вмістом жорстви сумішей: 20 %, 40 %, 50 %, 70 % та 90 %, а також без жорстви та тільки із жорстви.

Схеми випробувань різних варіантів шаруватої основи з метою пошуку оптимального рішення представлені в таблиці 2.

Таблиця 2. Схеми випробувань навантаженням штампу на шаруватій основі

Показники стисливості піщаної основи з витрамбуваними жорствяно-піщаними шарами наведено в табл. 3. На рис. 1 наведено графіки осадок штампа для різних варіантів основи згідно з табл.2.

Таблиця 3. Модулі деформації шаруватої основи, випробуваної навантаженням штампа, згідно із схемами табл. 2

За об'єктивними характеристиками стисливості основи різних варіантів складу (табл.2) найменша стисливість основи відмічена тоді, коли зміцнений витрамбуваний жорствяно-піщаний шар потужністю від Ѕ до 1 діаметра штампу розташовано безпосередньо під підошвою штампа та складається із жорстви та піску в співвідношенні 50:50 %.

Досліджена стисливість кожного за складом створюваного штучного шару для різних за вмістом жорстви сумішей: 20 %, 30 %, 50 % жорстви і без неї окремо в спеціальному компресійному приладі збільшених розмірів ( см, см, А=360 см ², см ²) конструкції М.В. Корнієнка, Є.В. Галкіна та О.В. Пяткова.

Рис. 1 Графіки осадок штампів на різній за складом шаруватій основі.

Рис. 2 Графіки випробування стисливості піщаних ґрунтів із різним вмістом жорстви в крупногабаритному приладі.

Суміші формувалися за умови сталої щільності і вологості піщаної складової. В результаті були отримані значення модулів деформації різних сумішей, які представлено в табл. 4. На графіку осідання (рис. 2) ґрунту в компресійному приладі в інтервалі навантажень 0,05-0,50 МПа, де наведені також і криві розвантаження, із яких видно, що жорствяно-піщаний грунт проявляє пружність тим більше, чим більший вміст жорстви, і змінюється від 11 до 27 % від повної деформації стиснення.

Таблиця 4. Характеристики стисливості: коефіцієнт стисливості, , Мпа^-1, та модуль загальної деформації, Е_з, Мпа, різних за складом сумішей (жорства: пісок) за результатами компресійних випробувань в крупногабаритному приладі

У четвертому розділі наведено методику розрахунку деформацій неоднорідної штучно влаштованої під підошвою фундаменту основи, за оптимальним складом суміші 50:50 % піску і жорстви при дотриманні щільного укладання піску як заповнювача, коли г/см ³, а вологість 0,05. Для суміші фізичні показники були наступними: г/см ³, щільність суміші г/см ³, щільність сухого ґрунту г/см ³ і коефіцієнт пористості .

Розрахунковий тиск, визначений за БНіП 2.02.01-83 "Основания зданий и сооружений", взятих для порівняння трьох типів основи: 1) піску пухкого; 2) витрамбуваного щебнясто- чи жорствяно-піщаного ґрунту із складом 50:50 %;

3) піску середньої щільності (у всіх випадках застосовувався пісок середньої крупності, однорідний алювіальний), , МПа, буде:

МПа; 2) МПа; 3) МПа.

Відповідно до отриманих значень розрахункового тиску отримана розрахункова ширина стрічкового фундаменту, яка буде: м; м; м. Порівняння показує, що при подальших розрахунках розмірів і маси залізобетонного фундаменту в випадку використання як основи пухкого піску буде потрібна фундаментна плита Ф-28-у шириною 2800 мм, висотою 500 мм і масою фундаменту 3420 кг.

Для зміцненого витрамбуваного жорствяно-піщаного ґрунту потрібна фундаментна плита Ф-12-12у шириною 1200 мм, висотою 300 мм і масою 870 кг. ґрунт сирія властивість крупноуламкова

Для ґрунтової основи із піску середньої щільності чи щільного доведеться прийняти з умови однакової осадки фундаментну плиту Ф-14-12у шириною 1400 мм, висотою 300 мм і масою 1040 кг.

Із наведених розрахунків видно, що з використанням витрамбуваного шару із піску з крупноуламковими фракціями, для проектування стрічкових фундаментів можна отримати економію залізобетону в 2,5 рази тільки на фундаментній плиті.

Коли вміст крупноуламкової фракції перевищує 30 %, спостерігається строго прямопропорційна залежність кута внутрішнього тертя від вмісту щебеня чи жорстви в суміші. Кут внутрішнього тертя суміші можна визначити польовими випробуваннями цілику сформованого ґрунту або розрахувати за емпіричною формулою:

(5)

де: та - кути внутрішнього тертя піску та щебню, а N - вміст щебеню в суміші, %. Використовуючи відому формулу 7 БНіП 2.02.01-83 і визначивши попередньо кути внутрішнього тертя для сумішей різного складу за формулою 5, отримаємо розрахунковий опір ґрунтової щебенясто-піщаної підготовки із різним вмістом крупноуламкової фракції. Тоді при довільному внесенні жорстви чи щебеню можна знайти очікуваний опір ґрунту стисненню, , МПа. На основі відомих вже значень опору стисненню, R, для піску пухкого укладання, і для піску середньої щільності чи щільного укладання, , може бути розрахований параметр підсилення основи:

, або (6)

де: - для піску пухкого, а - для піску щільного.

За розрахованими в даній роботі результатами величина коливається від 1,91 до 38,7, а - від 0,31 до 4,84 при зміні вмісту крупноуламкової фракції від 40 до 80 %.

Розрахований опір грунтової основи у вказаному діапазоні вмісту крупноуламкових фракцій коливається від 0,21 до 3,23 МПа.

Таким чином, можна підсумувати, що результати всіх досліджень як в лотку, так і в компресійному приладі, а також за допомогою аналітичних розрахунків показали ефективність підсилення піщаної (особливо пухкого укладання) основи шляхом привнесення в неї крупноуламкових фракцій і витрамбовування в котловані.

ВИСНОВКИ

Територія Сірійської Арабської Республіки має різноманітні і часто дуже складні інженерно-геологічні умови. У відповідності із класифікацією ґрунтів, прийнятою в Нормах України, ґрунти Сирії охоплюють майже всю класифікацію: від скельних, напівскельних до нескельних різного виду і спеціальних властивостей. Фізико-механічні властивості ґрунтів в Сирії вивчені недостатньо. Глибоко розроблених карт інженерно-геологічного районування території нема.

Найбільш поширеним типом фундаментів є фундаменти, які влаштовуються в відкритих котлованах, із бутобетону, бетону або монолітного залізобетону. В проектуванні фундаментів і підготовки основ має поширення відомчий підхід, а техніко-економічне порівняння варіантів виконується на дуже спрощеному рівні.

2. Піщані ґрунти широко поширені на узбережжі Середземного моря, особливо в Тартуському районі, в долинах річок і в значних об'ємах в долині Євфрату, в північно-східній пустелі на Халебському плато і багатьох інших районах Сирії. Генетично і літологічно ці піщані ґрунти різні. Будівельні властивості їх вивчені недостатньо, нормативна документація на методи освоєння будівельних майданчиків, складених піщаними ґрунтами, не узагальнена, а її дані суперечливі.

В даній роботі представлено результати вивчення будівельних властивостей піщаних ґрунтів на прикладі найбільш густо заселеного і забудованого району узбережжя Середземного моря Тартуського району, із запозиченням для порівняння піщаних ґрунтів із іншого густо заселеного району долини річки Євфрат. Берегова смуга узбережжя біля м. Тартуса має ширину до 15 км, довжину до 100 км, при загальній довжині Середземного морського узбережжя в Сирії 350 км при найбільшій ширині до 32 км. На береговій смузі біля м. Тартуса і прилягаючих до нього районах узбережжя в даний час спостерігається масове будівництво як малоповерхових, так і багатоповерхових будинків, і тому питання дослідження будівельних властивостей і методів технічної меліорації піщаних ґрунтів з урахуванням їх інколи пухкого стану в верхньому ярусі, де закладаються фундаменти неглибокого закладання, є дуже своєчасним.

3. В даній роботі досліджено мінералогічний і гранулометричний склад пісків Середземноморського узбережжя Тартуського району і долини р. Євфрат, їх фізико-механічні властивості, а також детально досліджені методи їх зміцнення шляхом влаштування із піщаного ґрунту з додаванням до нього гранітного щебню або жорстви та ущільненням трамбовками. В процесі досліджень винайдено оптимальні будова основи і склад піщано-жорствяної ущільненої підготовки.

4. Вивчено стисливість піщаного ґрунту із піску середньої крупності в лотку і вплив на стисливість піщаної основи штучно сформованих в піщаному ґрунті шарів із суміші піску і незгладжених уламків діаметром 0,7 і 2,0 см, вплив на стисливість основи їх товщини і глибини закладання від підошви штампа.

5. На основі узагальнення результатів досліджень встановлено зниження стисливості і зменшення осадки штампу при влаштуванні зміцненого витрамбованого шару із жорствяно-піщаного ґрунту на всіх глибинах його розташування по відношенню до підошви штампу (до двох діаметрів штампу), але найкращі результати, тобто, найменшу стисливість шарувата основа має при розташуванні шару безпосередньо під підошвою штампу і при товщині його не менше Ѕ діаметра штампу.

6. Досліджено вплив вмісту уламків різної крупності ( = 2,0 см і =0,7 см) в ущільненому жорствяно-піщаному шарі, для чого випробувалась на стисливість основа в лотку під штампом і в крупнорозмірному компресійному приладі за розробленою попередньо методикою при вмісті їх в шарі: 20 %, 40 %, 50 %, 70 % і 90 % жорстви по вазі. В результаті визначено оптимальний склад жорствяно-піщаних витрамбованих шарів, який виявився рівним 50/50 %.

7. Розрахункові характеристики міцності і стисливості піщаних ґрунтів, витрамбованих з крупноуламковими домішками, функціонально залежать від вмісту крупноуламкових фракцій і можуть бути прогнозовані за коефіцієнтом підсилення основи.

8. Розроблено рекомендації з використання характеристик стисливості піщаної основи з підсиленням витрамбованими жорствяно-піщаними прошарками, по оптимальній глибині і ширині їх розташування та оптимальному складу з використанням місцевих матеріалів та устаткування будівельних фірм. В порівнянні з існуючими методами влаштування фундаментів і підготовки піщаних основ дані розробки дозволять підвищити якість і надійність проектування і влаштування основ і фундаментів в умовах сейсмічності і отримати значну економію матеріалів та зниження вартості фундаментів за рахунок збільшення несучої здатності основи.