Свойства грунта

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Влияние грунтовых условий на интенсивность сейсмических воздействий. Динамические свойства грунта

Материалы макросейсмического исследования многих крупных землетрясений показали, что однотипные здания и сооружения, воздвигнутые на различных грунтах в пределах одного населенного пункта, испытывают различное действие землетрясений. Исследования в этом направлении очень активно проводились в середине прошлого столетия в связи с развитием сейсмологических наблюдений и проведением большого объема работ по сейсмическому районированию в наиболее сейсмоактивных районах.

К примеру, интенсивность Чаткальского землетрясения 2 ноября 1946 г. на участке, сложенном молодыми аллювиальными супесчано-суглинистыми отложениями речной террасы, была на один балл больше, чем на участке, сложенном плотными глинами. В этом же районе участки, сложенные плотными скальными породами, имели интенсивность на единицу меньшую. А в одном из районов села Артик на участке, сложенном песчано-гравийными отложениями, интенсивность этого землетрясения была на один балл больше, чем на участке, имеющем плотные известняки мелового возраста.

После изучения последствий Газлийского землетрясения 8 апреля и 17 мая 1976 г. было установлено, что здания и сооружения в г. Газли, построенные на песчано-глинйстых породах с высоким положением уровня грунтовых вод, сильнее разрушились, чем на участках, сложенных глинами. Разности между участками составили 1,0-1,5 балла.

Результаты макросейсмических обследований Исфара-Баткенского землетрясения 31 января 1977 г. показывают, что на участках, расположенных на аллювиально-пролювиальных супесчано-суглинистых отложениях, интенсивность на один балл больше, чем на участках, состоящих из плотных коренных пород.

При Хаитском землетрясении 10 июня 1949 г. выявлено повышение интенсивности сотрясения на 1 балл на плотных коренных породах, покрытых рыхлыми наносами песков и супесей мощностью 2-4 м, в отличие от рыхлых грунтов, имеющих большую (10 м) мощность.

Влияние литологического состава пород на интенсивность сотрясения также установлено инструментальными исследованиями, проведенными при сейсмическом микрорайонировании территории ряда крупных городов и площади гидротехнических сооружений.

В общем случае различие интенсивности колебаний на грунтах разного состава объясняется их физическими свойствами, объективно влияющими на характер распространения сейсмических волн. Прежде всего, это плотность пород и скорость распространения волн. Известно, что амплитуда колебаний в среде обратно пропорциональна величине любого из этих параметров, в связи, с чем на более плотных коренных породах здания и сооружения страдают значительно меньше, чем на рыхлых и менее плотных.

На основании интерпретации многочисленных материалов по сейсмическому микрорайонированию С.В. Медведев (1962) разработал таблицу приращения сейсмической интенсивности в зависимости от литологического состава грунтов. Интенсивность землетрясений по этой таблице увеличивается на 4 балла при переходе сейсмической волны от безводных скальных гранитов к обводненным насыпным и почвенным грунтам. Эта таблица приращения сейсмической интенсивности в зависимости от типа грунтов уточняется и дополняется СНиП II-7-81*.

В целом можно отметить, что для разных типов грунтов изменчивость их свойств, а соответственно и интенсивность, оценивается по следующим показателям:

для скальных грунтов - по петрографическому составу и степени выветрелости;

для крупнообломочных грунтов - по гранулометрическому и петрографическому составу, количеству песчано-глинистого заполнителя, степени влажности и плотности;

для песчаных грунтов - по гранулометрическому составу, плотности сложения и степени влажности;

для глинистых грунтов - по гранулометрическому составу (числу пластичности), показателю консистенции, коэффициенту пористости и плотности.

Основными динамическими свойствами грунтов считают: сжимаемость и сопротивление сдвигу.

Сжимаемость грунта.

Способность грунта уменьшаться в объеме под воздействием уплотняющих нагрузок называют сжимаемостью, осадкой или деформацией. По физическому строению грунт состоит из отдельных частиц различной крупности и минерального состава (скелет грунта) и пор, заполненных жидкостью (вода) и газом (воздух). Частицы в грунте бывают связанные и несвязанные между собой, но независимо от этого, прочность связей всегда ниже прочности частиц. При возникновении напряжений сжатия изменение объемов происходит за счет уменьшения объемов, располагающихся внутри грунта пор, заполненных водой или воздухом и за счет сгущения связующих (коллоидов). Таким образом, сжимаемость зависит от многих факторов, основными из которых являются физический состав, вид структурных связей частиц и величина нагрузки.

По характеру усадки разделяют упругие и пластические деформации. Упругие деформации возникают в результате нагрузок, не превышающих структурную прочность грунтов, т.е. не разрушающих структурные связи между частицами и характеризуются способностью грунта возвращаться в исходное состояние после снятия нагрузок. Пластические деформации разрушают скелет грунта, нарушая связи и перемещая частицы относительно друг друга. При этом объемные пластические деформации уплотняют грунт за счет изменения объема внутренних пор, а сдвиговые пластические деформации - за счет изменения его первоначальной формы и вплоть до разрушения. При расчетах сжимаемости грунта основные деформационные характеристики определяют в лабораторных условиях согласно коэффициенту относительной сжимаемости, коэффициенту бокового давления и коэффициенту поперечного расширения.

Сопротивление сдвигу.

Предельным сопротивлением сдвигу (растяжению) называется способность грунта противостоять перемещению частей грунта относительно друг друга под воздействием касательных и прямых напряжений. Этот показатель характеризуется прочностными свойствами грунтов и используется в расчетах оснований зданий и сооружений. Способность грунта воспринимать нагрузки не разрушаясь, называют прочностью. В песчаных и крупнообломочных несвязных грунтах сопротивление достигается в основном за счет силы трения отдельных частиц, такие грунты называют сыпучими. Глинистые грунты обладают более высоким сопротивлением к растяжению (сдвигу), т.к. наряду с силой трения сдвигу противостоят силы сцепления: водно-коллоидные и цементационные связи (связные грунты). В строительстве этот показатель важен при расчете оснований фундаментов и изготовлении земляных сооружений с откосами.

сильфонный грунтовый сейсмический

2. Компенсационные участки с сильфонными компенсаторами. Применение сильфонных компенсаторов

Гарантия надежности и долговечности инженерных коммуникаций в целом и системы отопления в частности остается важнейшей задачей при возведении многоэтажных современных строений.

Основными проблемами, как утверждают сами строители, в этом плане может стать оседание фундамента многоэтажки, а также постоянные перепады давления и температуры. Компенсировать воздействия подобного рода и защитить отопительные коммуникации, и призваны сильфонные компенсаторы. Их главной особенностью является специальные гибкий элемент или сильфон. Он представляет собой довольно прочную и эластичную гофрированную оболочку.

В зависимости от степени и направления нагрузки, которая на него воздействует, сильфон может сжиматься или растягиваться, изгибаться и даже смещаться по своей оси.

По условиям использования, а также по назначению, сильфонные компенсаторы принято подразделять на несколько типов. Это могут быть осевые и угловые, поворотные и универсальные, шарнирные и многие другие виды. Каждому типу соответствует свой характер и уровень деформации сильфона. В осевых компенсаторах гибкий элемент предназначен для сжатия и растяжения на величину А2 в отношении к начальному положению вдоль продольной оси. В угловых компенсаторах сильфон образует угол между концами на изгибе. В шарнирных компенсаторах сильфон смещает продольную ось на величину Д, сохраняя при этом параллельность между несколькими плоскостями. Осевые сильфонные компенсаторы, которые эксплуатируются на прямых отрезках трубопроводов, а также поворотах, функционируют согласно принципам осевого перемещения. Концы компенсатора приварены к патрубкам, а ограничительные кольца помогают избежать выпучивания его под воздействием давления со стороны рабочего вещества, ограничиваяя тем самым изгибы волн. Опорные кольца, которые надеты на цилиндрический сегмент компенсатора, в соединении с патрубком в горячем состоянии создают натяг. Один конец кожуха приварен к стойке, другой свободно перемещается в процессе работы компенсатора и призван предохранять его от механических повреждений во время хранения и транспортировки, а также эксплуатации и монтажа.

На заданную строительную длину компенсатор устанавливается при помощи шпилек с гайками. Шпильки также служат и для сжатия компенсатора при монтаже, а также для его предварительной растяжки. После того, как патрубки привариваются к трубопроводу, шпильки удаляются. Внутренняя обечайка, которая одним концом приварена к патрубку, призвана снизить завихрения потоков вещества.

Работа сильфонных поворотных компенсаторов строится по следующему принципу. Во время эксплуатации происходит смещение патрубков относительно плоскостей, однако при этом параллельность осей сохраняется. Поворотные компенсаторы используют для поглощения температурных изменений их длины в системе пространственных трубопроводов. Сильфонные шарнирные компенсаторы работают на основе смещения патрубков относительно одной плоскости, сохраняя параллельности осей. Это достигается благодаря использованию двухшарнирной тяги. Подобные компенсаторы используют в шарнирных П -и Z -образной системе плоскостных трубопроводов, а также на ответвлениях или же в точке присоединения веток трубопроводов к основному оборудованию.

Сильфонные угловые компенсаторы действуют по принципам смещения под углом оси патрубков, который происходит в одной плоскости и предполагает изгиб оси всего гибкого элемента. Эти компенсаторы, как правило, используют в шарнирных угловых, П- и Z -образной системе в плоскостных трубопроводах.

Они устанавливаются несколько единиц в каждой шарнирной системе. Это дает возможность нейтрализовывать значительное температурное изменение длины трубопровода.

Сильфонные компенсаторы работают в температурном режиме от -70…до +700°С и при условном давлении в 6,3 МПа. Использование подобных компенсаторов способно значительно сократить расход тепловой изоляции и труб до 25 процентов и снизить гидравлическое сопротивление, что в свою очередь позволяет уменьшить количество опорных конструкций, которые поддерживают трубопровод.

Кроме этого, сильфонные компенсаторы отличаются широким диапазоном допустимых давлений, большими компенсирующими способностями и невысокими продольными усилиями, которые передаются на неподвижные опоры.

Размещено на Allbest.ru