Обґрунтування технологічних параметрів ін'єкційної стабілізації зсувонебезпечних ґрунтових структур.

Abstract

Дисертація присвячена вирішенню актуального науково-технічногозавданняз обґрунтування технологічних параметрів ін'єкційної стабілізації зсувонебезпечних ґрунтових структур. В роботі доведено поліпшення властивостей ґрунту при напірній цементації - коефіцієнта консолідації, зчеплення, кута внутрішнього тертя і модуля деформації. Значення об'ємної маси скелету ґрунту в результаті ущільнення при оптимальній вологості збільшуються на 0,15-0,20 "кН/" "м" ^"3" "∙" 〖"10" 〗^"-1" . Зчеплення ущільненого водонасиченого глинистого ґрунту збільшилося в 1,45-2,0 рази, кут внутрішнього тертяφ - на 2-30, модуль деформації збільшився в 1,3-1,8 рази. Закономірності, отримані в результаті експериментальних досліджень зразків гірських порід і чисельного моделювання, використані для розробки методики проектування параметрів ін'єкційної стабілізації зсуву для умов південного берега Криму.

Диссертация посвящена решению актуального научно-технического заданияпо обоснованию технологических параметров инъекционной стабилизации оползнеопасных грунтовых структур. В работе выполнен анализ инженерно-геологических свойств тела оползня,установлены причины и условия развития деформационных процессов грунтового массива.Проанализированы реологические процессы в вязкопластичных системах. Рассмотрены основные подходы и методы расчета оползневого давления и определения коэффициента устойчивости. Выполнен анализ существующих способов стабилизации оползневых процессов. Методом аналитических исследований геомеханических процессов в области скольжения получено уравнение по определению величины раскрытия зоны скольжения, которая зависит от отношения динамического напряжения сдвига к массовым силам с учетом плотности. Получено общее выражение для определения скорости движения глинистого слоя учитывающее изменение градиента давления, вязкость грунта и величину раскрытия зоны скольжения. Введена формула для расчета коэффициента повышения устойчивости закрепленного участка оползня, с учетом изменения сдвиговых и деформационных характеристик оползневого грунта при совместной работе цемента скважин и цемента «корней». Выявлена наиболее эффективная область в оползневом теле для устройства инъекционных скважин путем анализа распределения сдвигающих, удерживающих сил и коэффициента устойчивости, который проводился с учетом фактора сейсмического воздействия. Для моделирования геомеханических процессов происходящих в оползневом теле и зоне скольжения в естественном состоянии и после закрепления метомом напорной цементации, принят критерий прочности Кулона-Мора. В качестве инструмента численного моделирования использована программа конечно-элементного анализа Lira 9.6 компании ЛИРА-САПР, широко используемая в практике инженерного анализа, как в Украине, так и за рубежом. Исследование свойств оползневых грунтов южного берега Крыма, в том числе с отбором проб грунтов, позволило провести анализ кинетики оползневого процесса. Определено что кинетика оползневого процесса имеет гармонический и затухающий характер по скорости сдвижения грунта. Выполнены экспериментальные испытания образцов грунта. Доказано улучшение свойств грунта при напорной цементации – коэффициента консолидации, сцепления, угла внутреннего трения и модуля деформации. Значения объемной массы скелета грунта в результате уплотнения существенно увеличиваются на 0,05-0,1 "кН/" "м" ^"3" "∙" 〖"10" 〗^"-1" "," а при оптимальной влажности на 0,15-0,20 "кН/" "м" ^"3" "∙" 〖"10" 〗^"-1" . Сцеплениеуплотненного водонасыщенного глинистого грунта увеличилось в 1,45-2,0 раза, угол внутреннего трения "φ" - на 2-30, модуль деформации увеличился в 1,3-1,8 раза. Закономерности, полученные в результате экспериментальных исследований образцов горных пород и численного моделирования использованы для разработки методики проектирования параметров инъекционной стабилизации оползня для условий южного берега Крыма. Апробация разработанной методики проектирования проводилась на двух натурных объектах «Могаби» и климатопавильона в п.г.т Алупка и показала позитивные результаты, которые фиксировались инструментальными и геофизическими методами. Ожидаемый экономический эффект при применении метода напорной цементации, в условиях южного берега Крымапри проектировании параметров стабилизации оползня на объекте «Инженерная защита территории в западной части п.г.т. Ливадия», составит"535381 грн" .

The dissertation is devoted to solving important scientific and technical problem with the justification of technological parameters of injection landslip stabilization of soil structure. Itisprovedto improve the properties of soil in the discharge of cementation - coefficient of consolidation, cohesion, angle of internal friction and modulus of deformation. The value of bulk density of soil skeleton as a result of compaction at optimum moisture content increases to 0,15-0,20 "кN/" "m" ^"3" "∙" 〖"10" 〗^"-1" . Clutch saturated compacted clay soil increased 1,45-2,0 times, angle of internal friction φ - at 2-30, deformation modulus increased by 1.3-1.8 times. Patternsderivedfromexperimental studies of rock samples and numerical modeling techniques used to develop design parameters of injection stabilization bias conditions for the southern coast of Crimea.