Моделирование горизонтального воздействия процесса морозного пучения
Моделирование горизонтального воздействия процесса морозного пучения глинистого грунта проводилось на подпорные стенки трех типов: бетонную; гибкую железобетонную и железобетонную, заанкеренную в талом грунте. Геометрические характеристики подпорной стены следующие: высота удерживаемого грунта 3 м; глубина заложения 2 м и толщина 0,6 м. По существующей классификации морозоопасный глинистый грунт является сильнопучинистым. Возможная абсолютная величина пучения грунта
Значения сопротивления смещению мерзлого грунта относительно подпорной стены принимают в зависимости от расчетной температуры и скорости пучения грунта соответственно на начало, середину процесса и период, характеризующийся максимальной величиной пучения грунта.
Результаты численного моделирования показывают следующее. В начальный период процесса пучения деформативность подпорной стенки незначительна (верх смещается на 2 мм). В середине процесса верх стены смещается на 36 мм. Значения эпюры изгибающих моментов увеличиваются в 3–5 раз, но начинается процесс разрушения бетона подпорной стены с внутренней стороны. В конечный период, т.е. на момент максимального воздействия процесса морозного пучения, верх стены смещается на 125 мм. В средней части конструкции происходит раскрытие трещин бетона подпорной стены.
Установка арматуры в середину сечения подпорной стены снижает ее деформативность на всех стадиях промерзания на 10–15%, что позволяет сохранить подпорную стенку от разрушения (раскрытия трещин) до середины процесса промерзания. В конечный период пучения бетон подпорной стены переходит в стадию работы с элементами раскрытия трещин в верхней (с внутренней стороны) и заглубленной частях (с наружной стороны). Значения эпюры моментов снижаются на 30–70% в зависимости от интенсивности пучения.
Устройство анкерного элемента в средней части подпорной стены в талом грунте почти исключает деформации подпорной стены (перемещения верха стены составило 1–3 мм в зависимости от периода процесса пучения) (рис. 5.2).
Рис. 5.2. Схема работы подпорной стены с анкером в период максимальной величины пучения: 1 – подпорная стена; 2 – анкер; 3 – граница промерзания; 4 – не мерзлый грунт; 5 – мерзлый грунт; 6 – эпюра изгибающих моментов подпорной стены.
Железобетонная стена работает в упругой стадии, что позволяет обеспечивать в целом долговечность данного сооружения.
