Влияние конфигурации ряда свай, расположенных «клином» на формирование зон пластических деформаций

Для определения наиболее рационального расположения свай в однорядном удерживающем сооружении, расположенном «клином» относительно вектора смещения оползня проведено исследование напряженно-деформированного состояния. Рассмотрено расположение свай в ряду от самого тесного (L = 2,0D в осях), до редкого (L = 6,0D в осях). Выдвижка H средней сваи (из трех) относительно оси сооружения изменяется от шага свай в ряду в зависимости от угла встречи б относительно вектора смещения оползневых масс (рис.1). Исследуемые варианты расположения свай в ряду относительно оси сооружения приведены в табл.2.

Таблица 2? Исследуемые варианты расположения свай в ряду относительно оси сооружения (величина выдвижки H, м).

На рис. 2 приведены наиболее характерные результаты расчетов развития пластических деформаций при изменении величины выдвижки H средней сваи (из трех). Анализ развития пластических деформаций при шаге свай L = 2,0D?4,5D в осях показал следующее:

• ? При угле встречи б=90° оползневое давление практически равномерно воспринимают все сваи сооружения. При этом развиваются пластические деформации в виде «лепестков» на краях сооружения, что говорит о процессе «обтекания» смещающимися породами вокруг сооружения.
• ? При выдвижке сваи в диапазоне 45°?б?90° перед конструкцией увеличивается зона уплотнения грунта как выше сооружения, так и в стороны от него. При такой расстановке свай не происходит продавливания грунта между сваями, а только «обтекание» пород. Зоны пластических деформаций перед каждой сваи смыкаются в общее уплотненное грунтовое ядро [5]. Такой результат показывает, что полезная работа сооружения повысилась за счет увеличения зоны влияния конструкции.
• ? При выдвижке сваи 30°?б?45° происходит неравномерное загружение сооружения. «Лепестковые» зоны пластических деформаций грунта развиваются перед каждой сваей индивидуально, а также происходит продавливание грунта между сваями. В этом случае максимальную нагрузку воспринимает средняя свая.
• а)

б).

Рисунок 2? «Пластические точки» Кулона-Мора (красные) и растяжения (черные). Шаг свай L = 3,5D. а? угол встречи б=60°; б? угол встречи б=30°.

При исследовании развития пластических деформаций перед сооружением при шаге свай L = 5,0D?6,5D при различных углах встречи б (от 90° до 30°) наблюдается индивидуальная работа каждой сваи. Происходит продавливание грунта между сваями и «обтекание» по сторонам сооружения одновременно.

В этом случае каждая свая работает как отдельно стоящий элемент, то есть сооружение не ограничивает движение оползневых масс. Таким образом, с изменением шага свай L и величины выдвижки H средней сваи в ряду (из трех) изменяется характер взаимодействия оползневого грунта с удерживающими сооружениями.

При тесном шаге сваи (2,0D ?L?4,5D) и при угле встречи сооружения с вектором смещения оползневых масс 45є<б?45° наблюдается наиболее эффективная работа свайно-грунтовой системы. При такой конфигурации сооружения «обтекание» происходит раньше продавливания грунта между сваями.

При редком расположении свай (L?5,0D), а также при любом шаге свай с выдвижкой средней сваи до б?45° зоны пластических деформаций разрываются и приобретают локальный характер, преимущественно на фронтальной поверхности свай относительно приложенной оползневой нагрузки. Давление «обтекания» вокруг сооружения сопоставимо с давлением продавливания между свай, в связи с тем, что сваи работают как отдельно стоящие элементы. Наилучшим вариантом конструктивного решения противооползневого сооружения с точки зрения «обтекания» вокруг сооружения, а также продавливания между свай является тесное расположение свай в ряду до L=4,5D с углом встречи б?45°.