Для изучения характера формирования
гидроразрывов будем
рассматривать мгновенные напряжения и деформации в грунтовом
массиве на глубине 4 метров в условиях залегания пластичной супеси.
Расчет напряженно-деформированного состояния грунта от собственного
веса показывает, что на глубине 3,5 – 4м природные полные средние
напряжения составляют 70 – 80 кПа.
Модель гидроразрыва была принята на основе изучения физического
процесса её образования [1-7], который представляет собой раскрытие
треугольника в грунтовом массиве под
действием внедрения в него
раствора под высоким давлением (рис. 1). Место образования трещин для
гидроразрыва наиболее вероятно в точке, где произошло нарушение
грунтового массива, например, в процессе бурения, или в точке, на
которую направлен главные вектор давления от раствора.
Решение задачи выполнялось с
помощью модели
Axisymmetry
(Осесиметрия), которая предназначена для круговых элементов с (более
или менее) постоянным радиальным сечением и равномерной схемой
нагружения относительно центральной оси. Процесс образования
гидроразрыва в грунте моделировался в программном комплексе PLAXIS с
помощью функции, позволяющей произвести объемное расширение
материала в грунте. Процент мгновенного увеличения объема,
формирующего
гидроразрыва
был
рассчитан
исходя
из
производительности насосной станции, производящей нагнетание
инъекционного раствора. С увеличение давления
нагнетания раствора от
10 до 12 атм. на глубине 4,0 м максимальные мгновенные смещения при
раскрытии трещин составляют от 0,1 мм до 5,0 мм.
Рис. 2. Мгновенные полные средние напряжения
при формировании гидроразрыва на глубине 4м.
145
При создании максимального расширения гидроразрыва в грунте
мгновенные средние напряжения уже значительно увеличиваются на
величину более 50 %. Изолинии напряжений повторяют форму
первоначального треугольника гидроразрыва с максимальным значением в
его вершине, равным 135 кПа (рис. 2).
При максимально возможном давлении высоконапорной инъекции
12
атм. значения мгновенных полных средних напряжений достигают
значений в 200 кПа и носят такой же характер распространения, как и при
малых значения давления нагнетания раствора.
Вектора мгновенных перемещений
грунта при объемном
расширении гидроразрыва в большей степени направлены вглубь вверх и
вниз массива и таким образом происходит расширение гидроразрыва и
внедрение его в грунт. При давлении нагнетания в 12 атм. максимальные
мгновенные смещения составляют около 0,4 мм (рис. 3).
а)
б)
Рис. 3. Перемещения в грунтовом массиве при формировании гидроразрыва на глубине
4м: а) главные вектора перемещений; б) изолинии перемещений (максимальное
значение 0,4мм).
Выводы:
–
распространение и формирование гидроразрывов невозможно
описать в рамках упругого подхода. Адекватные результаты по процессу
образования гидроразрывов могут быть получены только в
упругопластичной среде;
–
при
создании
минимального
расширения
гидроразрыва
мгновенные напряжения в грунте увеличиваются на 50%. Изолинии
напряжений
повторяют
форму
первоначального
треугольника
гидроразрыва с максимальным значением в его вершине.
146
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Ибрагимов, М. Н. Вопросы проектирования и
производства
уплотнения грунтов инъекцией растворов по гидроразрывной технологии /
М. Н. Ибрагимов // Основания, фундаменты и механика грунтов. – 2015. –
№ 2. – С. 22-27.
2.
Ибрагимов, М. Н. Исследование влияния инъекции тампонажных
растворов на водопроницаемость и электрическое сопротивление песчаных
грунтов / М. Н. Ибрагимов, В. В. Семкин, А. В. Шапошников //
Промышленное и гражданское строительство. – 2016. – № 10. – С. 31-35.
3.
Ланис, А. Л. Результаты моделирования эксплуатируемых
насыпей при напорном инъектировании твердеющих растворов / А. Л.
Ланис // Вестник Сибирского государственного университета путей
сообщения. – 2018. – № 3 (46). – С. 43-50.
4.
Ланис, А. Л. Способ усиления земляного полотна методом
напорной инъекции / А. Л. Ланис // Вестник Сибирского государственного
университета путей сообщения. – 2010. – № 23. – С. 75-77.
5.
Оржеховский, Ю. Р. Инъекционное закрепление просадочных
грунтов (метод контурной обоймы) / Ю. Р. Оржеховский, В. В. Лушников,
Р. Я. Оржеховская // Академический вестник УралНИИпроект РААСН. –
2013. –
№ 3. – С. 78-81.
6.
Упрочнение оснований
зданий и сооружений методом
гидроразрыва с использованием манжетной технологии / Е. С.
Вознесенская [и др.] // Основания, фундаменты и механика грунтов. –
2014. –
№ 6. - С. 19-24.
7.
Чумаченко, А. Н. Инженерные изыскания при контроле качества
усиления оснований и фундаментов инъекционным методом в г. Москве /
А. Н. Чумаченко, В. И. Глебов // Геотехника. - 2010. - № 6. - С. 50-54.
УДК 624.159.4
Do'stlaringiz bilan baham: 
