Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

РАЗРАБОТКА РЕГРЕССИОННОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВЫХ АНКЕРОВ

Дмитриенко В.А., Бадалян Г.Г.

Транспортная и коммунальная инфраструктуры большинства крупных городов России физически и морально устарели, что требует их коренной реконструкции. Дороговизна земли в черте городов, а зачастую и ее отсутствие, обуславливает необходимость максимального сокращения строительных площадок и широкого применения подземных способов возведения различных объектов.

Анализ проектов реконструкции и строительства подземных канализационных насосных станций, вентиляционных шурфов, аварийных выходов и устьев вертикальных шахтных стволов, позволяет отметить наличие дорогостоящих проектных решений, принятых ввиду постоянно усложняющихся условий их возведения. Ограниченные размеры площадок строительства и наличие близкорасположенных эксплуатируемых объектов еще больше усугубляют это положение. Поэтому на кафедре «Подземное, промышленное, гражданское строительство и строительные материалы» ШИ (ф) ЮРГТУ (НПИ) проводятся работы направленные на совершенствование технологий строительства подземных сооружений в сложных горногеологических условиях.

Суть одной из работ заключается в формировании экрана из упрочненных впрессовываемыми сваями неустойчивых пород вокруг подземного сооружения, под защитой которого осуществляется выемка грунта. Наличие конструкций с большой несущей способностью по контуру объекта обеспечит надежное сцепление с ними бетонной крепи и соответственно возможность ее возведения сверху вниз без возведения временной крепи с использованием совмещенной схемы проходки вместо высокозатратной последовательной.

Существующие методики проектирования закрепления грунтовых анкеров не учитывают специфику установки впрессовываемымых свай и их работы при горизонтальных нагрузках, что соответственно не позволяет в полной мере оценить их несущую способность.

Проведенные на кафедре исследования направлены на разработку методики проектирования параметров впрессовываемых анкеров, нагелей и свай, то есть давления нагнетания или радиуса полости сформированной цементным раствором в зоне закрепления анкерного стержня R0. Для этого в качестве расчетной схемы принята бесконечная пластина с круговым отверстием радиуса r, к контуру которой равномерно приложено избыточное давление нагнетаемого цементного раствора Р.

В целях упрощения математической постановки рассматривалась плоская осесимметричная задача в цилиндрической системе координат и ψ, ось которой совпадает с осью «впрессовываемого тела». Кроме этого, принято предположение о несжимаемости пород и «впрессованного тела», как в упругой, так и в пластической зонах.

В этом случае решение задачи при соблюдении условия равновесия для упруго-пластической модели массива грунта позволяет получить равенство (1)

       (1)

где: σ– боковой распор грунта; К – коэффициент сцепления; n=tgφ, φ – угол внутреннего трения грунта.

Чаще всего искомым параметром при проектировании будет радиус полости закрепления сваи R0поскольку давление нагнетания ограничивается вероятностью прорыва раствора к устью передовой скважины и определяется ранее. Следовательно, при известном максимальном избыточном давлении можно рассчитать радиус формируемого «впрессовываемого тела», который будет определять вертикальную и горизонтальную несущую способность свай.

Для приближенного решения трансцендентных уравнений, каковым является выражение (1), существует несколько методов, но наиболее простым и оптимальным на наш взгляд будет графический. Для этого обе части равенства (1) приравниваются к параметру Y. Задаваясь шагом изменения радиуса расширяющейся полости ΔR, по точке пересечения графиков функций Y = f(R) и Y ا = f(R) определяется искомый радиус формируемой полости.

Однако даже при использовании современных программных средств, позволяющих автоматизировать расчет функций и построение графиков, признать данный метод удобным для инженерных расчетов нельзя. Поэтому дальнейшие исследования направлены на разработку простой регрессионной модели расчета размеров полости закрепления впрессовываемых свай. Для этого использована рациональная методика планирования эксперимента. В результате расчетов получены частные зависимости Y= f(r)Y= f(P)Y= f(K)Y= f(ψ)Y= f(σ0). Первые две зависимости с высокой степенью достоверности аппроксимировались линейными функциями, третья гиперболической, а последние две имели ничтожно малое влияние на параметр оптимизации (радиус полости закрепления R0) и исключены из многофакторной модели.

Обработка результатов планирования позволила получить уравнение (2), которое без особых затруднений может использоваться для расчетов параметров закрепления впрессовываемых грунтовых анкеров, нагелей и свай и соответственно их несущей способности.

           (2)

Таким образом, проведенные исследования дают возможность обоснованно принимать для упрочнения оснований фундаментов, откосов и стенок подземных сооружений, с целью снижения затрат анкерные сваи, которые в зарубежной практике нашли широкое применение.


Библиографическая ссылка

Дмитриенко В.А., Бадалян Г.Г. РАЗРАБОТКА РЕГРЕССИОННОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВЫХ АНКЕРОВ // Фундаментальные исследования. – 2009. – № 5. – С. 46-47;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=1738 (дата обращения: 07.12.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074