Влияние сжимаемости армирующего материала на осадку фундамента при штамповых модельных испытаниях на примере геокомпозита

УДК 692.115

Д.А. Татьянников, В.И. Клевеко

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

ВЛИЯНИЕ СЖИМАЕМОСТИ АРМИРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА НА ОСАДКУ ФУНДАМЕНТА ПРИ ШТАМПОВЫХ МОДЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЯХ НА ПРИМЕРЕ ГЕОКОМПОЗИТА

Рассмотрен новый тип геосинтетических материалов - геокомпозит, на его примере проанализирован актуальный вопрос о сжимаемости геотекстильных материалов. Также описана методика оценки сжимаемости материалов. Приведен анализ предыдущих работ авторов, посвященных армированию оснований, с корректировкой полученных данных. Рассмотрен вопрос об учете сжимаемости при проектировании армированных оснований.

Ключевые слова: геокомпозит, компрессионный прибор, сжимаемость, модельный эксперимент, деформативность.

В настоящее время геосинтетические материалы наравне с бетоном и металлом стали одними из основных материалов строительной отрасли. Они применяются при строительстве автомобильных и железных дорог, устройстве фундаментов под различные резервуары, возведении подпорных стен, при устройстве дренажей, строительстве парковок и участков складирования. Однако в условия современных геотехнических задач материалы должны представлять собой комплексную структуру, совмещающую в себе несколько функций, такие материалы получили название «геокомпозиты».

Геокомпозит - многослойный материал из скрепленных в плоскости слоев (не менее двух) геосетки (плоской георешетки) с геотек-стильным (чаще нетканым иглопробивным или термоупрочненным) материалом. Преимущество геокомпозита заключается в сочетании в нем нескольких функций: разделение и армирование, контроль грунтовой и ветровой эрозии и т.д. Особенностями геокомпозитов являются: высокая химическая стойкость, высокий коэффициент трения, прочность, высокая пропускная способность воды в слое нетканого геотекстиля, безопасность и эффективное использование.

В исследовании использовался геокомпозит PolyfeltRock PEC (рис. 1, таблица). Этот материал сочетает в себе сразу несколько важ-

ных функций: армирования, разделения, фильтрации и дренажа. Слой нетканого геотекстиля защищает используемые для армирования нити от повреждений и увеличивает срок службы материала. Высокопрочные полиэфирные нити характеризуются низкой ползучестью по сравнению с полиэтиленом. Сочетание функций армирования и дренажа делает Rock PEC идеальным для усиления и армирования недренирующих, мелкодисперсных грунтов. Геокомпозит Rock PEC обеспечивает возможность дренажа в плоскости полотна, что способствует быстрому разряжению порового давления, увеличивая прочность грунта на сдвиг.

Рис. 1. Образец геокомпозита PolyfeltRock PEC

Сводная таблица значений физико-механических характеристик геокомпозита PolyfeltRock PEC

Характеристика Геокомпозит PolyfeltRock PEC

Состав полипропилен, полиэфир

Поверхностная плотность, г/м2 530

Разрывная нагрузка при испытании на растяжение, вдоль/поперек, кН 29/67,8

Относительное удлинение при максимальной нагрузке, вдоль/поперек, % 10/18

Максимальное значение линейной жесткости, вдоль/поперек, кН/м 176/252

Оптимальные значения относительной деформации, вдоль/поперек, % 2-6/5-10

Проведенные исследования основания, армированного геокомпозитом [1], показали, что сжимаемость материала может влиять на результаты испытаний. По результатам проведенных модельных экспериментов были построены графики зависимости «осадка - давление», представленные на рис. 2, 4-7 для модельных фундаментов при штам-повых испытаниях.

Давление, кПа

Грунт однослойно-армированный геокомпозитом

Неармированный грунт

Грунт двухслойно-армированный геокомпозитом

Рис. 2. График зависимости осадки штампа от давления для грунта, армированного геокомпозитом

Анализ данных графика на рис. 2 показал, что основание, армированное геокомпозитом, обладает большей деформативностью, так как сам геокомпозит обладает этой деформативностью.

Для оценки сжимаемости геокомпозита были выполнены экспериментальные исследования. Согласно [2, 3] сжимаемость текстильного материала можно оценить с помощью компрессионного прибора или штампа с толщиномером. В качестве прибора для определения сжимаемости было принято устройство компрессионного сжатия АСИС производства ООО НПП «Геотек» (рис. 3). Методика определения сжимаемости принята такая же, как и для грунтов [4, 5]. Для обеспечения минимальной повторяемости принято решение проводить три испытания.

Результатом выполненных экспериментов являются полученные зависимости «осадка - давление» для геокомпозита. По результатам испытаний построен усредненный график (см. рис. 4).

Рис. 3. Компрессионный прибор АСИС

Давление, кПа

-----Сжимаемость

геокомпозита

Рис. 4. График зависимости осадки от давления для геокомпозита

С учетом полученных значений можно построить уточненные графики «осадка - давление» для оснований, армированных геокомпозитом, эти графики исключают сжимаемость самого материала армирования.

О 50 100 150 200 250

Рис. 5. Уточненный график по результатам экспериментов с грунтом, однослойно-армированным геокомпозитом

Рис. 6. Уточненный график по результатам экспериментов с грунтом. двухслойно-армированным геокомпозитом

Давление, кПа

О 50 100 150 200 250

-----Двухслойно-

армированный грунт — • Однослойно-

армированный грунт

-----Неармированный грунт

-25

Рис. 7. Уточненный график зависимости осадки штампа от давления для грунта, армированного геокомпозитом

Исходя из анализа полученных значений сжимаемости и уточненных графиков рис. 5-7 «осадка - давление» можно сделать выводы, что при проектировании оснований армированных текстильными материалами необходимо в расчетах учитывать дополнительную осадку, возникающую вследствие сжимаемости армирующего материала, особенно при проектировании многослойных конструкций армированных оснований.

Библиографический список

1. Татьянников Д.А., Клевеко В.И., Пономарев А.Б. Исследование характера работы песчаного основания, армированного разными гео-синтетическими материалами на основе штамповых модельных испытаний // Геотехника. Теория и практика: общерос. конф. молодых ученых, науч. работников и специалистов: межвуз. темат. сб. тр. / СПбГАСУ. -СПб., 2013. - С. 33-42.

2. ГОСТ 15902.1-80. Методы определения линейных размеров, линейной и поверхностной плотностей.

3. ОДМ 218.5.006-2010. Рекомендации по методикам испытаний геосинтетических материалов в зависимости от области их применения в дорожной отрасли.

4. Планирование эксперимента по исследованию напряженно-деформированного состояния песчаного грунтового основания с помощью штамповых испытаний / Д.А. Татьянников, К.П. Давлятшин, Я.А. Федоровых, А.Б. Пономарев // Вестник Перм. гос. техн. ун-та. Строительство и архитектура. - 2011. - № 1.

5. Татьянников Д.А., Клевеко В.И., Пономарев А.Б. Анализ работы армированного песчаного основания на основе штамповых модельных испытаний // Вестник Перм. нац. исслед. политехи. ун-та. Урбанистика. - 2012. - № 4. - С. 92-103.

D.A. Tatyannikov, V.I. Kleveko

THE COMPRESSIBILITY REINFORCEMENTS ON PRECIPITATION FUNDAMENT DIE MODEL TESTS,

THE EXAMPLE OF GEOCOMPOSITE

This article describes a new type of geosynthetics - geocomposite, its example is analyzed actual question on the compressibility of geotextiles. The same estimation procedure described compressibility. The analysis of previous work devoted to reinforcing bases, adjusted the data. The problem of taking into account the compressibility of the design of reinforced bases.

Keywords: geocomposite, compression device, compressibility, model experiment, deform-

ability.

Сведения об авторах

Татьянников Даниил Андреевич (Пермь, Россия) - магистрант кафедры «Строительное производство и геотехника» ФГБОУ ВПО ПНИПУ (e-mail: spstf@pstu.ru).

Клевеко Владимир Иванович (Пермь, Россия) - канд. техн. наук, доцент кафедры «Строительное производство и геотехника» ФГБОУ ВПО ПНИПУ (e-mail: spstf@pstu.ru).

About the authors

Tatyannikov Daniil Andreevich (Perm, Russia) - graduate student, Department of Building production and geotechnics, Perm National Research Polytechnic University (e-mail: spstf@pstu.ru).

Kleveko Vladimir Ivanovich (Perm, Russia) - Candidate of Technics, Associate Professor, Department of Building production and geotechnics, Perm National Research Polytechnic University (e-mail: spstf@pstu.ru).

Получено 01.03.2013