Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Влаго-воздухоперенос в грунтах зоны аэрации при работе вакуумного анкера

ВАК РФ 04.00.06, Гидрогеология

Автореферат диссертации по теме "Влаго-воздухоперенос в грунтах зоны аэрации при работе вакуумного анкера"

ГОССТРОЙ РСФСР

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ И НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО ИНЖЕНЕРНЫМ ИЗЫСКАНИЯМ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ (ПНИИИС)

На правах рукописи ЯРЕМЕНКО Георгий Яковлевич

УДК 624.155.002.52.

ВЛАГО-ВОЗДУХОПЕРЕНОС В ГРУНТАХ ЗОНЫ АЭРАЦИИ ПРИ РАБОТЕ ВАКУУМНОГО АНКЕРА

СПЕЦИАЛЬНОСТИ: 04.00.06 — .ГИДРОГЕОЛОГИЯ"

04.00.07-.ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ, МЕРЗЛОТОВЕДЕНИЕ И ГРУНТОВЕДЕНИЕ'

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 1988

Работа выполнена в Научш-иаследовательоком институте строительного производства Госстроя УССР (НИИСП) г.Киев и Киевском ордена Ленина и ордена Октябрьской Револвдпг государственном университете им.Т.Г. Шевченко

Научный руководитель - доктор геолого-минералогических

Научные консультанты - кандидаты технических наук,

старшие научные сотрудники

С.В. Романов и О.Г.Уотрицев

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор А.К.Муфтахов и кандидат технических наук, отарший научный оотрудник

И.З.Гольдфельд Ведущее предприятие - Московская геолого-гидрогеологи-

в

К 033.11.01 в Производственном и научно-исследовательском институте* по' инженерным изысканиям в строительстве (ПНЙШС) НПО "Стройизыскания" Госстроя РСФСР по адресу: 105058, Москва, Окружной проезд, 18, ПНШИС. С диссертацией можно'ознакомиться в неучне-твхшгчеокой библио~в"° пиш™п

Отзывы на автореферат Б ДВУ^ ОАОСМШШ^а 41 иудцлщдппду И 3330" реюше печатью, просим направлять по адресу, указанному выше.

наук, профессор И.Е.Жернов

ческая экспедиция Мингео СССР

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат технических наук

И.Г.'йшдель

ОБЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуалыюоть работы. Один из резервов увеличения эффективности строительства - снижение затрат на проведение изысканий с одновременным повышением достоверности данных, получаемых при применении новых прогрессивных технологий, методов и средств,позволяющих моделировать работу сооружений в реальной геологичес -кой среде.

В связи с широким размахом строительства в условиях отес -ненной городокой заотройки, а также при. реконструкции предприя -тий перспективным направлением фундирования является метод вдавливания свай. Он позволяет применять железобетонные забивные сваи, исклшапцие вредные динамические воздействия на окружавшую среду, уменьшающие загазованность и шум, улучшая условия труда рабочих. Создание мобильных высокопроизводительных оваевдавливанцих установок с облегченным собственным весом является перспективным направлением, поскольку существующие сваевдавливавдие устройства громоздки, малопроизводительны, не нашли поэтому широкого внэд -рения.

■ Получение необходимых вдавливающих усилий возможно при применении нового вида анкерного устройства - вакуумного. В основе его - использование возникающих пригружащих усилий за счет атмосферного давления при ооздании разрежений в камере анкера. При этом, шея небольшой собственный вес и линейные размеры, вакуумный анкер воспринимает значительные отрыващие усилия.

Применение вакуумного анкерного устройства при инженерно-геологических изысканиях позволит проводить отатичеокие испытания забивных свай натурных размеров, иметь надежное анкерное устройство для статического зондирования грунтов. Используя специфическую конструктивную форму анкера, возможно моделировать влажностнув обстановку грунтов при их фильтрационном опробовании.

В оснозе диссертационной работы - гипотеза о возможности получения пониженных давлений относительно атмосферного при откачивании воздуха высокопроизводительными вакуумными насосами типа НВЗ - 180, фильтрущегося из атмосферы через грунт к камере анкера [2^ . Величины притоков воздуха опредзлявтоя линейными в плаке размерами анкера, фильтрационными характернотикает грунтов и степенью разрежения в его камере. Как известно, фазо-

вая воздухопроницаемость грунтовой толщи определяется как ее пористой и структурной характеристиками, так и характером ее естественной и искусственной увлажненности. 3 то же время за счет градиентов давлений фильтрующегося воздуха возникает движение влаги, находящейся в насыщенном и ненасыщенном состоянии в грунтах зоны аэрации. Движение влаги при вакуумировэнии грунтов имеет сложный характер, и, в свою очередь, оказывает влияние на воздухопроницаемость грунта. Таким образом, сложные процессы совместного воздухо-и влагопереноса во многом определяют режимы устойчивой работы вакуумного анкера. Эти процессы в грунтовой среде также зависят от инженерно-геологических условий строительных -площадок, где применяется вакуумирование грунтов для водопони -жения,- а таксе при работе вакуумного анкера. При этом методика ■ определения и расчета оптимальных конструктивно-технологических параметров вакуумных анкерных устройств на данное время полнос-' тыо отсутствует. А методика определения фазовых коэффициентов воздухо-и влагопереноса при вакуумированюг грунтов, находящихся как' в двух, так к в трехфазном состоянии, также недостаточно изучена.-Вопрос о совместном движении разреженного воздуха и влаги и его роль в закономерностях работы вакуумного анкера требует всесторонних исследований.

■ Цель работы - изучение механизма совместного воздухе- и йлагопереноса в трехфазной грунтовой среде. Определение воднофи-зических характерно игк дисперсных грунтов и выявление характера 'влияния их физических свойств на эти характеристики, а также на '.воздухопроницаемость грунтов. Разработка методики проектирования "нового вида анкерного устройства, позволяющего воспринимать реактивные усилия прп вдавливании евзй и тому подобных элементов, а также технологии его эксплуатации в различных, характерных для ' .Киева'■ инженерно-геологических условиях строительных площадок.

. Цель достигнута решением следующих задач:

' I. Установлены необходимые свойства зоны аэрации и пути их фильтрационного изучения в зависимости от конкретных условий работы к области-применения вакуумного анкера.

2. Выявлены я изучены основные факторы, влияющие на изменчивость воздухо- и влагопереноса и фазовые характеристики проницаемости для песчано-глинястых грунтов зоны аэрации.

3. Теоретически и экспериментально обосновывается работоспособ -ность вакуумного анкера в различных инженерно-геологических ус-

ловиях строительных площадок г.Кйева, получены основные расче-г-^ нне схемы и зависимости, описывающее его работу. ■ "

4. Изучена в полевых условиях картина фильтрации разреженного , воздуха; уточнена расчетная схема и определены эмпирические коэффициенты фазовых проницаемоетей различных грунтов. . \

5. Исследованы условия получения анкеруицего эффекта.' Выявлены-основные особенности совместной работы вакуумного анкера и свае-вдавлгааюиего агрегата. Определены критерии согласования анке -рундей способности вакуумного анкера с требуемыми усилиями-вдавливания для типовых инженерно-геологических условий строительных площадок г.Киева. ■ -

Научная новизна работы. Экспериментально исследована схема фильтрации разреженного воздуха в грунтах. Выявлена зависимость фазовой воздухо- и влагопроницаемостя от структурно-физических. свойств грунтов, определены фазовые коэффициенты проницаемости различных грунтов. Предложены методики физического и математа -ческого моделирования на аналоговых машинах совместного воздухо-и влагопереноса, возникающего при поверхностном вакууми^эваяяи ' грунтов'и работе вакуумного анкера. ' , .

Применение вакуумных устройств в установках для вдавливания и испытания статической нагрузкой железобетонных свай, штампов, и подобных элементов.

На задиту выносятся: "..' '.

модель совместного воздухо- и влагопереноса в грунтах зоны аэрации при работе вакуумного анкера и методика определения газовых проницаемостей гратов; .','.'.

методика моделирования на физической и математической моделях процесса совместного воздухо-и влагопереноса, возникающего при вакуумировании грунтов и работе вакуумного анкера; .' " .•

аналитическая модель осеетаметричной фильтрации разреженного воздуха в камеру вакуумного анкера", основанная'на методе фрагментов Павловского с учетом наличия двойных стенок камеры анкера;

для различных инженерно-геологических условий строительных площадок определение оптималь;.нх вариантов конструктивно-технологических решений анкерных устройств по критерию минимума притоков_ воздуха в камеру анкера; '.'••'

методика полевых исследований режимов.работы'вакуумных анкерных устройств в различных грунтовых, условиях з'оны •аэра'ют.'

Практическое значение работы - использование методики расчета процеаса фильтрации разреженного воздуха в грунтах зоны аэрации, а также совместной фильтрации воздуха и влаги при обосновании и проектировании режимов эксплуатации нового вакуумного анкерного устройства. На основе выданных рекомендаций по расчету работы и конструированию вакуумных анкеров изготовлены их опытные образцы, используемые в строительстве.

Реализация работы. Внедрение результатов исследований произведено при использовании вакуумгого анкера и методики расчета совместного воздухо-и влагопереноса в различных инженерно-геологических условиях строительных площадок. Получено снижение сметной стоимости строительства на оумму 187 тыс.руб. при погружении вдавливанием 291 м3 свай, осуществленном на двух площадках строительства жилых и общественных зданий.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и приведенных исследований докладывались на заседаниях Ученого оовета НИИСП Госстроя УССР, на семинарах и заседаниях кафедры гидрогеологии и инженерной геологии Киевского государственного университета юл.Т.Г.Шевченко, лабораторных советах и семинарах отдела инженерной гидрогеологии ВНИИ ВОДГЕО Госстроя СССР, в отделе изысканий института Гидропроект им.С.Я.Жука, лабораторном совете отдела техногенной гидрогеологии Института Геологических наук АН УССР, на совместном расширенном заседании отделов гидрогеологических и инженерно-геологических исследований ПШ81С Госстроя РСФСР в I984-1988гг.

Публикации. Основные положения диссертации отражены в восьми печатных работах. Получено положительное решение ВНИИГПЭ при ГКНТ СССР по заявке на авторское свидетельство, в основу которого положены настоящие исследования. Издан информационный листок ВДНХ СССР "Оборудование и технология погружения свай вдавливанием" о применении вакуумного анкера.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, изложена на 150 страницах, сопровождается рисунками и таблицами, приведены список литературы из 172 наименований и 2 приложения.

Аетор глубоко признателен научному руководителю и консультантам за всестороннюю помощь и содействие при написании работы и постановке экспериментальных исследований. В процессе работы над диссертацией автором получено много ценных советов от докто-

ра геолого-минерал. наук А. Б. Ситнтсова и мл.научн. сотрудника . А.С.Скальского (ИГН АН УССР), сотрудников кафедры гидрогеологии и, инженерной геологии Киевского гиоунвдерситета. ЁоЛыпая помощь . в подготовке я осуществлении экспериментальных исследований"оказана сотрудниками НИИ строительного производства Госотроя УССР, которым автор выражает большую благодарность.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава содержит анализ результатов теоретических, лабораторных и натурных исследований по изучению проницаемости грунтов зоны аэрации, основных теоретических моделей, и схем, эмпирических зависимостей совместной фильтрации.воды, и-воздуха в трехфазных системах. .

Вопросы движения газов в пористой среде применительно к задачам газо-гидродинамики исследовались л.С.Лейбензоном, м,{,¡аскетом, Г.й. Бзренблатом, П.С.Карман, В.Н.Щелкачевым, В.И.Арзви -ным'и С.Н. Бутлеровым, Г.Ф.Требиным и др. Вопросы нагнетания воздуха в скважины и шурфы применительно к задачам определения фил. • трационных параметров пород и грунтов исследовались.O.P.Устрще-- вшл, В.Я.Г^ряковнм, Ю.С.Шевлягиным и др. Начало количественному описании движения влаги в ненасыщенной фазе грунтов зоны аэра -ции положил Е.Букингем, сформировавший представление б капиллярном потенциале. Дальнейшее развитие эта идея получила в работах. С.Ф.Аверьянова, В.А.Барона, А.Н.Цудаговского, 'Н»Н,Веригина,А.М. Глобуса, Н.Е.Дзекунова, И.EiЖернова, М.М.Зильбельбранта, С.П. . -Джепо, В.И.Лялько, Б.Н.Мичурина, Н.Н.Муромцева, Н.С.Огняника, И.С.Панковского, А.А.Роде, А.В.Сятниковэ; И.И.Судницына, Б'.А. " Файбшпенко, Э. Чай льде а, В.М.Шестакова и др. ' • -

Исследования совместного движения воздуха я влага-в грун-- ' тах применительно к вакуумному дренажу приведены в работах'. RM. Дегтярева, В.М.Григорьева, К.С.Боголюбова и др. При пневменаг -нетательном дренировании грунтов зоны аэрации изучение режима • движения воздуха и влаги освещено з работах А.Н.Муфтахова, К.П. Куранова и А.Г.Шевчика. В-почвоведении процессы совместной фильтрации воздуха и влаги исследованы С.В.Нерпинкм и В.В.Ведернико -вым.

Наиболее современным и действенным методом изучения дви -жения воздуха и влаги в грунтах является математическое модели-

рование, применение которого разрабатывалось в работах И.Е.Жернова, Л.Лукнера, Г.Е.Миотецкого, И.Н.Павловца, И.С.Пашковского, Л.М.Рекса, А.А.Рояшля, Д.Рубина, А.Ж.Муфтахова, В.К.Рудакова, В.И.Сабинина, А.Б.Ситникова, А.С.Скальского, В.С.Усенко, В.М. Шестакова и др. Процесс взаимовлияния влаго-и воздухопереноса для различных техногенных воздействий на грунтовую среду выяснен не полностью и зачастую на не одинаковом теоретическом уровне. Наибольшее количество исследований проведено для условий орошения и дренажа. Изучение движения воздуха и влаги в условиях вакуумного водопонижения основывалось на самостоятельности фильтрационного движения этих двух флшдов без взаимного влияния друг на друга..В данном случае'движение воздуха изучалось без учета его реального ооотояния пониженной.плотности, а движение воды -без учета влияния на него.онятия атмосферного давления в фильтрующей среде и воздействия давления воздуха с капиллярными менисками грунтовой влаги. Большинство исследований основывались на представлениях о влажностных движущих силах для влагопереноса в ненасыщенных средах и классической схеуе фильтрации воздуха по Л.С.Лейбензону о игнорированием зависимости проницаемости от среднего давления в пласте. Это не в полной мере отражает физическую природу совместной фильтрации этих двух фаз, особенно для условий вакуумирования грунтов с относительно небольшими перепадами давлений при фильтрации воздуха. Физическое моделирование совместной фильтрации вода и воздуха, проводимое на реальных грунтах, имеет ограниченное применение. С достаточной теорети -ческой обоснованность« оно разработано для простейших схем фильтрации - поршневого проталкивания. Шесте с тем, разработанный Д. А. Зфрооом и В.Я.^лыгиным математический аппарат по учету капиллярных сил при фильтрации двух несмешиващихся флюидов, не нашел прийенения при описании совместной фильтрации воздуха и влаги в трехфазной системе грунтов при их вакуумированки.

В соответствии с принятой априорной схемой фильтрации разреженного воздуха в грунтах зоны аэрации, соответствующей уравнениям движения несжимаемой жидкости (что на теоретическом уровне обосновывается в работах по динамике разреженного газа М.Н. Когана, М.Е.Дейча и И.К.Филиппова), с учетом кинетического ха-• рактеристического уравнения состояния движущегося газа для малых чиоел Кнудсена (в работ;ч Л.Резибуа и М.Де Ленера, Д.И.Попова, Б.В.Алексеева и А.М.Гришина) в качестве расчетных уравнений, опи-

сывающих: микроокотшческое движение разреженного воздуха, возможно применение аналитических зависимостей, используемых для описания движения воды к котлованам и выработкам, теоретически разработанных в работах Ф.Форхгеймера, А.Я.Муфтахова, Н.Н.Павловского, В.М.Шестакова.

Возможно использование аналитических зависимостей для определения объемных притоков воздуха в камеру анкера, незначи -тельно заглубленного своими вертикальными стенками в грунт, разработанных А.Л.Филахтовнм и М. Г. Никулиным для сходного по механизму притока воды в котлованы с опережающим заглублением в фильтрующий слой шпунтовой стенки. Для кинематической схемы фильтру-нцегооя потока жидкооти о обтеканием одного ряда шпунтовой отен-ки В.И.Снисаренко определены оптимальные размеры заглубления дна котлована и ограждающих несовершенных стен в олой для минимума притока воды и выходных скоростей. Дальнейшие исследования про -цессов фильтрации воздуха и влаги о учетом конструктивной схемы вакуумного анкера, своими двойными стенками заглубленного в филь-трирундий слой, показали, что существующие расчетные схемы и аналитические зависимости требуют уточнения для учета реальной кинематики потока и экспериментальной проверки- влияния термодинамического состояния фильтрируюиегося разреженного воздуха на его притоки в камеру анкера. Особого учета требует возникающий влагоперенос и получение достоверных расчетных значений фазовых проницаемостей грунтовой ореды.

В связи с этим разработана методика исследований, позволяющая решать поставленные задачи комплексным методом; на физической модели определялись фазовые проницаемости грунтов и уточнялись расчетные схе!.тк. Математическое моделирование на АВМ поз -волило составить расчетные зависимости, а регрессионная модель-отыскать оптимальное соотношение основных расчетных параметров. Полевые исследования по режиму фильтрации разреженного воздуха и возникающего с ним влагопереноса обосновали расчетные эмпирические коэффициенты проницаемости грунтов, определили погрешность замеров основных параметров работы вакуумного анкера, обосновали технологические режимы его работы в установках для вдавливания и испытания свай.

Во второй главе приводится описание работы вакуумного анкера и исследуется фильтрация воздуха и влаги при вакуумирова -ншг грунтов.

Вакуумный анкер [2, ю] представляет собой коробчатый

• корпус !,' заглубленный своими двойными стенками клиновидной •формы'8 шириной С в грунт 10 на определенную глубину У. Внутри корпуса рис. .а с зазором помещена подвижная верхняя плита (диафрагма) герметично соединенная с корпусом посредством рубашки 3 из.эластичного воздухонепроницаемого материала. Она имеет патрубок 'А,для соединения о вакуумным насосом полости между плитой и поверхностью грунта - так называемой камеры анкера 6. С помо -щыо вакуумного насоса в ней создаётся разрежение, и на плиту анкера начинает действовать создаваемое атмосферным давлением прижимающее усилие, под действием которого стенки корпуса дополнительно йогружаются в грунт, обеспечивая тем самым герметизацию камеры анкера и снижение давлений. Дальнейшая откачка воздуха из

■ .камеры-анкера.приводят к временной стабилизации разрежений иод

..плитой,- определяющих возникающий анкерущий эффект.по зависимос-

• ,ти (I).". После этого анкер готов к работе и может воспринимать .реактивные усилия.

■'■ ://а - (Ра - Рк; 5к (I) "

где Ра.- атмосферное давление;

Рк --давление в камере анкера; Б к —-площадь верхней-плиты камеры анкера. ■ ■ При Превышении реактивных составлявших над анкерупцим эф-, фектом, плйта имеет возможность подниматься вверх, увеличивая

■ объем камеры и тем самым на некоторое•время снижая давление в ней с соответствующим увеличением анкерупцего эффекта. При достижении верхних упоров (7), плита передает на корпус отрыватаие усилия, (Готр.рио.а ), которые стремятся, извлечь из грунта стенки

. корпуса, мобилизируя тем самым силы трения грунта о•боковую поверхность стенок анкера ( Р5 ) и пригруз атмосферного давления - ( То 1 на дополнительную наружную полость " 8 за счет.установления в ее_камере 9 разрежения. Дальнейшее извлечение стенок анке-'ра постепенно повышает давление в его камере. Таким образом, основной. расчетный параметр -'анкерущий' эффект - меньше отрываю - .-щего уойлия, составляющие которого обеспечивают технологическую надежность работы'вакуумного анкера.'Изучено распределение сил, прикладываемых к конструктивным элементам и возникающих в грунтовой зоне ,в процесое восприятия анкером отрывающих усилий.

гОТР

1 /Уа|,21

Атмосферное ' давление

Схема разложения сил при работе вакуумного анкера (а) и расчет притоков воздуха по метода фрагментов (5) в камеру анкера

Разработка расчетных зависимотей притоков воздуха в камеру анкера а условиях осесимметрячной схемы фильтрации базируется нэ линейно:; схеме Дзрсг и учитывает- молекулярную структуру а кинетическое двгпжениэ в условиях низкого вакуума с вязкостным режимом течения для малых чисел Кйудгенз Гх_| . В соответствии с таким подходом макроскопическое движение разреженного воздуха в пористой среде описывается асимптотическими приближениями уравнений Нзвье-Стокса. В данном случае фильтрационное движение определяется функцией давления, выраженной через термодинамическое состояние разреженного воздуха, которое описывается уравнениями Клапейрона-Менделеева. Следовательно, для описания процесса фильтрации разреженного воздуха в диапазоне давлений низкого вакуума, возможно с допустимой для условий практики погрешностью использо- ' зать уравнения движения несжимаемого флюида. Полученные аналитические зависимости осеоимметричной фильтрации воздуха б грунте по

трубкам тока, сужающегося сечения, основываются на уравнениях для источника-стока с учетом кинематики потока с обтеканием двойных стенок анкера. Наибольшей точностью, но и трудоемкостью вычислений обладают решения, полученные при применении метода фрагментов Павловского (рис. 5 ). Данный метод используется при расче -тах гприюков: воздуха в камеру анкера для условий безграничного пласта с учетом границы области фильтрации определенной по полевым замерам и имеет погрешность расчетной схемы до 10%. Расчет -нне зависимости исходят из условия, что движение воздуха в грунте происходит струйками переменной ширины. В области фильтрации при 2&£> У вертикальными радиальными плоскостями выделяется элемент, повторяющийся в площади камеры анкера 2*Л !?х раз Этот элемент разбивается на три последовательных фрагмента [1] с внешней границей фильтрации, оконтуренной своими эквивалентными радиусами (?!', и I? щ . Единичные расходы фильтрующе -

гося воздуха со своим падением давления длинах выделенных фрагментов равны: в фрагменте I

РЦ . РШ. на

Я:

Кг Рг

в фрагменте П

21*1 Рп 2У+7Г1?г Т~ ь 2У

35ГВг + 4РхУ 3|(-2У+ ЗЛ?г)

Ш.

5Г

л - 2КгРд

Чи - —с—

I +•

(2)

(3)

Чж

в фрагменте Ш

КгРш [ + 7.61%

-1,9 8п

2У + ЯГРх

ъ V <Щ2УШг) 2У \] • (4)

Здесь рх * + р)Т?. = (ра- рк \ • Суммарный расход фильтрующегося воздуха составит 2/з 7ГРХ(Я,1 ^п .

Инженерные формулы расчета," обладавдие простотой и малой трудоемкостью, получены по схемам Д.Киркхама и Ф.Форхгеймера с поправками на соотношение глубин погружения стенок анкера в грунт, мощности зоны аэрации (залегания непроницаемой границы') и ширины дополнительной полости, находящейся между двойными стенками анкера. В данном случае предлагаемая инженерная формула расчетов притоков воздуха в камеру анкера имеет погрешность при сравнении с полевыми замерами порядка 10-20$

Анкерующий эффект вакуумного анкера определяется степенью разрежения фильтрующегося воздуха в его камеру. Давление атмосферного воздуха, получаемого в камере анкера, зависит от соотношения притоков воздуха 0. г и производительности 5 И применяемого вакуумного насоса

Рк - £

Максимальные разрешения возникают при минимальных притоках воздуха, поэтому обеспечение минимальных притоков воздуха - одна из основных целей исследований. Задача обходной фильтрации погруженных в грунт двойных стенок анкера разреженным воздухом изучалась моделированием ЭГДА. В данном случае моделировалась форма анкера и количество стенок - фильтрационных перегородок, глубина их погружения в грунт, схема отбора воздуха из полости двойных стенок [4] . Такое оценочное моделирование позволило выбрать наиболее эффективную при небольших заглублениях стенок анкера в грунт и: технологичную з изготовлении конструктивную схему с наличием одной дополнительной полости. В дальнейшем для определения диапазона изменения расчетных параметров вакуумного анкера'был проведен факторный эксперимент по матрице планирования типа" 23 " для наследования поведения функции оптика - притоков воздуха э эккер. Определена значимые пврЕкетрн и пределы их варьирования, направления эффектов нх взаимодействия, получен полином уравнения регрессии [Э]. Решение отепэтгзацвонной задачи для минимума" притоков Ггозууха проломилось взрькровзяяем згочкяпс параметров - глубин погружения отскок ан;:зрэ в грунт и его г"япот:-с:: «оздухозрокягзе-:.'0етп. Опт:=:::'; уергпий ггр-здел йог-:-, пинентч ьсздухспрогпх'-Ю -""с с "И н гид ггунт?;з, гуа ■тон.но получать тр^Суйто разрешения я .тнг.ре z гх^п ^зрыгрсгзипл пзр'устроз анкера для

:н;*з?нн:т пгго'усп гоздухл п сильно ^"ьтруггн",: грунтпх. Сектор -пг.: опроделгпо, что сугествзяксе тзлнянпе прозйщге-

т;ост:т грунто:.. ::с г.'ногг/." уг;янт-г;аотся ну;: ргцпотльном соотнесении глубин погружения стенок пннег:> в грунт и ¡пггит дополнительной у-ру—юи лсл^у-;! [ 5 .

Дт: сигод'лиеггил ;'?.гтг:гг:пес;ггг г^кгегистин У-гоини пуоки-1Г.1С-.'.к.1ТРй гргктов по уилтузцни газгезешгого "оэдунз была гзгосс-нлчнп оетчеокгл уодслъ жилътгяпии. У озонирование

пс»:и:элсст. подобии нрзяп'лс услоитй :у:лътр;нугт ргирзггзниого лухл и кг:','"т;у ""мууттного пнкерч. Длл этого били отобрггаг .'тополнты

грунта с тех строительных площадок, где проводились полете исследования натурных образцов вакуумного анкера. Исследуемые опорные площадки характеризовались одной разновидностью грунта, развитой в пределах активной зоны фильтрации воздуха. Представительный объем монолита, необходимый для корректного исследования процесса фильтрации и устранения побочных эффектов неоднородности по структуре и увлажнению грунтов, определялся по критерию независимости скорости фильтрации разреженного воздуха от длины монолита. Для диапазона насыщенности влагой от 0,9 до 0,4 были получены значения фазовой проницаемости грунтов по воздуху - от песчаных до глинистых разностей. При этом зависимости коэффициентов воздухопроницаемости имеют экспоненциальный характер от весовой влажнооти и пористости грунта [7] .

Как установлено исследованиями при токе разреженного воздуха в грунтах наблвдаются сложные термодинамические явления. В процессе, фильтрации атмосферного воздуха в грунте возникает со -цутствувдее. движение влаги, происходит снижение температуры и раз вивается процесс неустановившегося совместного движения этих двух флюидов с формированием фронта иссушения и сложной динамикой изменения фазовых проницаемостей.

, Влагоперенос, возникающий при фильтрации разреженного воз! духа в грунтах зоны аэрации, имеет сложный характер и вызывает своеобразную, постоянно меняющуюся влажностную обстановку, которая, в свою очередь, существенно влияет на воздухопроницаемость грунта. Механизм движения влаги при этом происходит как в жидкой, так и гаэообразной фазах за счет следующих движущих сил.

1. Поступление атмосферного воздуха с созданием отрицательных (к атмосферному) давлений в грунте оказывает воздействие на капиллярное давление поровой влаги, изменяя кривизну менисков и приводя ее в движение к области грунта с меньшим давлением воз -духа. Вместе с тем ток фильтрующегося воздуха проталкивает по направлению своей фильтрации рыхлосвязандую и пленочную воду.

2. За счет фильтрации атмосферного воздуха с влажностью менее 100? возникает как диффузионный, так и конвективный переносы парообразной влаги, фильтрующейся совместно с воздушной фазой [в]. За счет процесса испарения поровой влаги, интенсивность которого зависит от степени разрежения фильтрующегося воздуха, в грунте формируется температурное поле с зоной пониженных температур, при ближенной к области создания максимальных разрежений. В направлении к зоне пониженных температур из окружающего грунтового масси-

ва за счет формирования градиентов температуры возникает само -стоятельное движение порсвой влаги. Таким образом, формирование различных процессов движения влаги приводит к установлении в каждый момент "времени определенных значений влажности. Дифференциальные уравнения, ошгсыващие процесс влагоперенссэ, возникающего при фильтрации разрешенного воздуха, имеют довольно сложный вид как по своим граничным условиям, так и по сопряжению потоков двух видов движения влаги - жидкой и парообразной фаз. Следова -тельно, составление модели влагопереноса для данных условий фильтрации требует принятия определенных допущений а получением обобщенных коэффициентов переноса. Для определения-эмпирических коэффициентов влагопереноса при токе разреженного воздуха и выявле -ния характера развития процесса совместного воздухо-и влагопереноса была притенена описанная модель фильтрации с попользовали -ем монолитов тех же грунтов. При этом значения параметров выно -са фильтрующимся воздухом поровой влаги определялись объёмным методом (при замерах потери в весе монолита) и соотносились с текущей влажностью грунта и перепадом давлений воздуха на границах фильтрации. При такой методике замеров получен обобщенный пара -метр влагопереноса, возникающий во время фильтрации разреженного воздуха, учитывающий как давление со стороны газовой фазы на капиллярные силы, так и движение парообразной составляющей водной фазы, и называемый коэффициентом пневмопереноса . Данный коэффициент определяется на основе схемы Дарои:

к; е- О-УУЬЦг (6)

где - потеря влажности (по весу) образцом грунта за интервал времени лЯГ ; Ь - длина пути фильтрации, £ г - плотность воздуха; ОXV - плотность воды; Зм - площадь поперечного сечения фильтрупцего монолита грунта; (Ра-Рк) - перепад давления воздуха на пути фильтрации.

В интервале нзсыщеняостей влагой монолита грунта от 1,0 до 0,5 эта зависимость аппроксимируется экспонентой в координатах весовой влажности и пористости грунта. При полном насыщении грунта этот параметр совпадает с коэффициентом фильтрации, определенным с учетом воздуха защемленного в объеме 5% . Полученные близкие значения фазовой воздухопроницаемости а интервале нвсыщеннос-тей 0,9-0,95 к значениям фазовых водопроницаемостей насыщенного

грунта характеризует наличие для этих насыщенностей процесса поршневого проталкивания движущимся током воздуха порового раствора. По мере уменьшения насыщенности грунта параметр фазовой воздухопроницаемости резко возрастает. Однако в интервалах наск-щенностей 0,5-0,4 и менее - стабилизируется. В ходе исследований значений фазовых воздухо-и влагоприницаемостей различных грунтов получен обобщенный график их зависимостей от влажности и порис -тости этих грунтов [7] .

Исследование процесса совместной фильтрации разреженного воздуха и влаги осуществлялось с учетом влияния влажностных и температурных градиентов. Для установления характера и удельных значений движущих сил, создаваемых за счет движения воздушной Фазы, линейные размеры физической модели фильтрации - монолита грунта - выбирались из условия получения одного порядка перепадов на длине монолита эквивалентных давлений фильтрующегося воз-•духа и всасывающих давлений водной фазы. Датчики давления по воздушной фазе были дополнены тензиометрами, определяющими всасыва-œsre давления капилляров грунта. Этот де монолит был оборудован на входной и выходной фильтрующих зонах датчиками температуры. Все выполненные измерения позволяли определить количественное влияние возникающих градиентов температуры и влажности на параметр пнеьмоперенсса влаги, вознвкащш при фильтрационном деаже-ют разреженного воздуха в грунтах. Для песчаных грунте:-- подмены з?етврячвскио зависимости коэффициента пневмопереноса злак; от влажаоскшх и температурных градиентов, а также от входной вялж-аоста фильтрующегося воздуха. Эти зависимости представлен:;» в гоа-&z 'зеком lzzù, где в системе полулогарифмических коордикзт они l -грямляутея з семейство параллельных прямых для грунта с псотоя: -w : коэффициентом пористости.

Прогнозирование хода процесса ссгместнэй фильтрации ^озду-<а г хяатз в грунтах при пх поверхностном Еакуумпр-сБзшгс :: работе т-ькуумпого aœtepa осуществлялось ка аналоговой сеточной модели ОГДА. с использованием нелинейных блоков аналогового устроЛэт-ю кокотрукцла 1ГГН АН УССР (АВНУ-lK Суть моделирования г, следу-веем: пра движении водной фазы, вызванной движением воздушной йс,ги, учитывалось влияние давления фплътруи^йся ъоздуапой фазы ко капиллярное- давление водной, выраженное через эквивалентное-всаснвопзее [б] . Моделирование проводилось с помощью метода лтеранпй для выделенной на основе аналогового моделирования по

сетке давлений трубки тока, пропускающей через себя 40$ объема фильтрующегося воздуха. При этом согласно полученных эмпирически зависимостям коэффициента воздухопереноса от влажности грунта определяли на расчетный временный период эпюру снижения давлений -воздуха по длине трубки тока. Далее проводилась корректировка эквивалентных давлений поровой влаги из ее движущей силы - в качестве суммы всасывающих давлений с давлением газовой фазы. По эмпирическим зависимостям влажности грунта от всасывающих давлений (основной гидрофизической характеристики грунта) уточнялась текущая влажность и соответствующая ей фазовая воздухопроницаемость грунта. Для решения системы двух уравнений воздухо- и влвго-переноса, основанных на уравнении Лапласа (зависимости 7 и 8 ), использовалась конечно-разностная неявная схема, консервативная-устойчивая и обладающая небольшой погрешностью. Нелинейная зависимость коэффициента влагопереноса от всаснвакщего давления аппроксимировалась кусочно-постоянной функцией.

Уравнение для воздухопереноса

К дй ) ЭХ V ' Э2./ и>

где Кг - коэффициент воздухопроницаемости грунта - функция влажности и пористости. Граничные условия ясны из рис. 5.

Уравнение для влагопереноса го выделенной трубке тока:

(8)

где \Х/(Рж) - нелинейная зависимость объемного влагосодержания; Кж(Рж)- параметр влагопереноса, существенно зависящий от сво-зго эквивалентного давления Рж ; Ф - гидрофизическая функ-

вгя. Гидрофизическая функция записывается выражением: ф^ + 2 ,

лде Рж= Рг Фвс » Рг = Ра - Рк; Z - вертикальная координата, "раничные условия для изотермических условий фильтрация задава-гась I рода в виде переменной во времени функцией ф^.ЧЗ) , ( рода в виде расходов влаги, равных нулю на непроницаемой границе двойной стенки анкера ( 0д)</= 0 ). Нелинейные блоки'по-воляли автоматически учитывать нелинейность функции Ф . Резуль-аты решений для общего нестационарного воздухо-и влагопереноса,

для временных промежутков до Г ч.,как условно стационарного, показали, что в массиве грунта, примыкающем к области двойных стенок анкера, происходит накопление влаги. Со временем в зависи -мости от начальной насыщенности грунта эта влага рассасывается на фоке общего иссушения фильтрующей зоны. По мере достижения всасывающими давлениями порядка 40-90 кПа, соизмеримого с перепадом давлений в воздушной фазе, процесс иссушения замедляется, здесь преобладающим становится вынос парообразной влаги (насыщенность 0,4-0,5). Моделированием оценено наступление этого стационарного состояния поровой влаги, которое для примера пылева-тых песков равно 10 сут. При этом насыщенность уменьшилась с 0,89 до 0,55. Моделированием на физической модели произведена оценка влияния возникающих температурных полей при испарении поровой влаги на значения параметров иссушения грунта. Прогнозные дифференциальные уравнения в данном случае дополняются двумя функциями для источника, возникающими за счет испарения поровой влаги и теплообмена с окружающей средой, а также уравнением конвективного переноса тепла, возникающего за счет тока фильтрую -щегооя воздуха. Ввиду сложности решении данных дифференциальных уравнений в работе приводится эмпирически полученная зависимость снижения температуры грунта от разрежения фильтрующегося воздуха.

В третьей главе приведены данные экспериментальных исследований в полевых условиях совместного воздухо-и влагопереноса, возникающего при вакуумировании грунтов и работе вакуумного анкера в различных инженерно-геологических условиях строительных площадок. Исследовались эти процессы для обоснования оптагаль -ных режимов работы вакуумных анкерных устройств при передаче ан-керундих усилий сБзевдзвливапцих установок. Исследования прово -дились но рэзнсгэ размера в плане натурных образцах анкеров, используемых в установках для вдавливания и испытания свай. Полевые исследования проводились б два этапа. Первый - для уело -вий кратковременной работы анкера, где временные параметры процессов сопутствующих воздухоперенооу, не получили своего развития (до 1ч.). Эта стадия характеризует режим работы анкера в установках для вдавливания свай. Исследованиями на данном этапе экспериментально обоснована принятая расчетная схема фильтрации разреженного воздуха в грунте, аналогичная уравнениям фильтра -ции несжимаемой жидкости. При этом реальная картина замереной эпюры давления фильтрующегося воздуха в ."рунте соответствует по-

лученной моделированием ЭЩ. с использованием уравнений гидроди-. намики для описания движения несжимаемой жидкости, и "линейной раз— ности давлений на границах области фильтрации и в.камере .анкера. 1 , В то же время эпюра давлений фильтрующегося- воздуха резко отлича-'-ется от данных моделирования для разности, квадратов эквивалент - '.' ных давлений воздуха на границах фильтрующей области. Обработка,-данных опытного вакуумирования грунтов с замерами объемных расходов откачиваемого воздуха при работе вакуумного анкера. по%етоду индикаторных кривых в координатах "расходы-разность давлений',' показала наличие линейной зависимости для первой степени-давле -- ния и наличие резкой нелинейности для квадратов давлений.' Здесь' следует отметить, что для небольших величин разрежений в камере-анкера (0,06-0,09 МПа) эти зависимости еще линейны.: Однако,- номере увеличения разрежения (уменьшения среднего давления);в грун- , те она начинает проявлять нелинейность. Как отмечается исследованиями, проведенными Л.Клинкенбергом, А.И.Фиалко и А. Г. Солдатам и др..фазовая проницаемость пород для газа зависит от внутрипоро-вого давления, недоучет которой может значительно повлиять .на ' . . прогнозные решения. Для о хеш, описывающей движение разрежённого-воздуха, основанной на уравнениях гидродинамики о разностью давлений в первой степени, данные обработки полевых замеров показывают независимость воздухопроницаемости грунта от среднего дав -ления (погрешность расчетов составляет 6-16$).. При использовании двучленной зависимости, являющейся теоретически более обоснованной ддя всех чисел Рейнольдов, обработка данных откачек воздуха снизила погрешность расчетов работы анкера [I] до 2-Ъ%. При меяение к описанию движения разреженного воздуха расчетных за висимостей, основанных на схемах фильтрации с функцией Лейбен -зона, требует учета зависимости воздухопроницаемости от среднего давления в грунте. Недоучет такой зависимости влечет к возрастанию погрешности-раЬчетов до 25-56$ по сравнению о полевыми замерами притоков воздуха в камеру анкера. Определение коэффициентов фазовой-воздухопроницаемости для различных грунтов осуществлялось при режимах кратковременной работы анкера. Полученные данные с учетом влажностной обстановки соответствуют лабораторным определениям. В этой же-фазе работы анкера'путем отрыв'а .его . от поверхности грунта исследовалась анкерукщая способность, воз-^ , никающая за счет снижения давлений в его камере, ,и оЦенибал'аоь.'-устойчивость получаемых разрежений во времени.' Стенд для ие'следо-ваний представлял собой упорную-балку .с гидродомкратом', при по-

моща которого анкер отрывалоя от грунта. Полевыми исследованиями подтверждена предпосылка о прямой зависимости анкерущего эффекта, возникающего в пределах свободного хода диафрагмы, от линейных размеров диафрапш (верхней плиты) камеры анкера в плане и отепени разрежения воздуха в ней. Отрывапцие усилия скла -дывалиаь из значений анкерущего эффекта и трения по боковой поверхности заглубленных- в грунт стенок анкера.

Второй этап полевых исследований проводился в условиях длительных, режимов работы вакуумного анкера. Они возникали в установках для статических испытаний свай. Этот этап исследовалоя о позиций динамики совместного воздухо-и влагопереноса, возникающего при вакуумировании грунтов. В соответствии с данными аналогового моделирования в грунте были установлены датчики давления влаги - тензиометры, замерявдие воаоыващие давления. Дат -чики давления фильтрующегося воздуха - пьезометры и термометры также были установлены в грунте. Полевые иооледования [в] подтвердили качественную картину движения влаги, полученную моделированием. Так, при работе анкера в пылеватых песках с начальной влагонаоыщенностыз в пределах 0.7-0,75 через 1,5 ч непрерывной работы в области грунта, примыкапцнй к полости двойных стенок, происходит накопление влаги с одновременным иссушением грунта в остальной части фильтрулцего маоонва. При этом притоки фильтрущегося воздуха уменьшаются в 2 раза. С течением времени, зависящим от проницаемости конкретного грунта(в данном случае это время - в пределах пяти часов) это скопление влаги рассасывается. При дальнейшей работе анкера происходит постепенное иссушение массива грунта, фильтрущего воздух с еыносом влаги в камеру анкера. Интенсивность иссушения определяется предпеторней увлажнения массива грунта и его фазовыми проницаеюстямя по воздуху и воде. Вследствие возникающих в грунте испарительных процессов поросой влаги в фи ль трущийся воздух происходит снижение температуры фильтрущей "толщи грунта и дополнительное увеличе -ние окорости продвижения'фронта исоушекия в область низких температур. Они приурочены к грунтовой зоне, примыкящей к камере анкера. Полевые замеры [э] подтвердили эмпирически полученные лабораторные данные- снижения температуры от степени разрежения давления воздуха в грунте и его начальной влажности. В работе приведена полученная эмпирически зависимость изменения параметра воздухопроницаемости и интенсивности нооушекия различных грун-

тов от длительности режима вакуумирования. Такая зависимость позволяет прогнозировать- работу вакуумного анкера во времени и динамику изменения при этом его анкеруодего эффекта.

Четвертая глава - о внедрении проведенных исследований и обоснования работоспособности вакуумных анкерных устройств в различных инженерно-геологических условиях строительных площадок Киева.

Площадки исследований расположены в различных геоморфологических районах г.Киева - в пределах лессового плато зандровой Полесокой равнины и Приднепровской возвышенности правобережья р.Днепр. Данная местность осложнена долинами и террасами рек Днепр, Лыбедь и Сырец. Левобережная часть города находится в пределах надпойменной террасы Днепра шириной 30 км и более. В ооставе геолого-литологического комплекса грунтов, расположенных на правобережье Днепра, в сфере влияния наземных сооружений-отмечается наличие сложного комплекса взаимодействия покровных и коренных пород. Зачастую они осложнены геологическими процессами - овраго-образованием, оползнями, просадками. Коренные породы предотавле-нн отложениями палеогенового и неогенового возрастов - киевскими мергелями и глинами, харьковскими и полтавскими пеоками и глинами. Покровные отложения четвертичного возраота образуют неоднородные по составу зандровые пески, линзы морены, сложенные пеачано-глянис-тыми породами, озерно-ледниковыми пеочано-глиюготыми образованиями, лессовидными супесями и суглинками мощностью до 25 м. Наблюдаемые изменения в составе покровных четвертичных образований обосновываются не только сложными геологическими и геоморфологическими особенностями городской территории, но и сменой географических условий. Район речных террас Днепра сложен преимущественно мелкими песка;,® с редкими прослойками илистых суглинков и торфов. Террасы и речные долины малых рек Лыбедь и Сырец состоят из пес-чано-глинистых отложений с прослойками торфа и иле. Район Киева на левобережье Днепра в настоящее время интенсивно застраивается. В основе инженерной подготовки территории - гвдронамыв песков. Наличие в стесненной городской застройке зданий и сооружений, не терпящих динамических воздействий, обусловило применение безударных технологий погружения овай'з фундаментах строящихся зданий. Устройство оснований из вдавливаемых свай сопряжено о выбором индивидуальных для каждой площадки режимов задавливания свай и ан-керовки сваевдавливатацях установок. Это и определило направление

экспериментальных исследований по изучению проницаемости различных- грунтов строительных площадок, процесса влаго- и воздухопе-реноса..Потребовалась разработка режимов вакуумирования грунтов и проектирование дополнительных мероприятий, обеопечивавдих ра' ботоспособно'сть' вакуумного анкера по созданию необходимого ан -•Керутсщего эффекта и требуемых для данного грунтового массива "уоилий вдавливания свай. Разграничены районы с благоприятными условиями работы вакуумного анкера и определены районы,.где требуется проведение дополнительных мер по обеспечению его устойчивой работы. Для.строительных площадок, расположенных в неблаго -приятных районах, разработаны технологические приемы по регули -ровайию влажностной обстановки фильтрующего грунта, направленные на уменьшение притоков.воздуха в анкер и на обеспечение требуемых разрежений в камере анкера. Эти технологические меры по увлажнению массива грунта связаны с подачей воды в полость двойных ■стенок- анкера, после чего фильтрующийся воздух своим током про -'■талкивает ее .избыток в фильтрущуюся толщу грунта. Один из приемов ^подъем. воды из близко залегавдето водоносного горизонта .в полаоть камеры анкера, и затем увлажнение грунта, фильтрующего . воздухе. '...'.

■ Режимы -эксплуатации вакуумного анкера в. качестве элемента, •воспринимающего реактивные усилия в установках для вдавливания и-испытания свай, исследованы наиболее полно и детально. Составлена методика активного регулирования режима работы анкера о учетом как грунтокых условий и прикладываемых к анкеру сил, так и '.технологии его эксплуатации.

' При обобщении данных, о несущей способности свай, испытанных .'В'различных инженерно-геологических условиях г.Киева, определены необходимые значения усилий их вдавливания и приведены рекомен -даадзт.по согласованию о усилиями технологических параметров вакуумного анкера. Основные расчетные зависимости определения ан-"кёрумцого эффекта, оценки фильтрационных свойств грунтов и вы -'.бора .оптимальных технологических параметров вакуумного анкера, парка'применяемых-вакуумных насоссов табулированы или даны в виде 'номограмма-графиков.'

. Область применения вакуумного анкера можно существенно расширить - это уплотнение грунтов, определение фильтрационных свойств грунтов к горных пород, сушка локальных гон грунта и тому подобное. Использование конструктивных особенностей анкера при -уплотнении грунтов ударной нагрузкой' заключается в следующей.

После увлажнения грунтового массива и достижения в нем опти -мальных значений влажности в камере анкера создается вакуумным насосом проектное разрежение. Далее подвижная плита (диафрагма) сбрасывается на поверхность грунта, заключенного в камере анкера, иг уплотняет его ударной нагрузкой, соответствующей значении анкерулцего эффекта. При этом незначительное время для получения анкерувдего эффекта и, соответственно ударной нагрузки позволяют производить процесс уплотнения интенсивными динамическими воздействиями.

В заключении диссертации приведены основные выводы:

Г. На основе выполненных исследований экспериментально определена схема движения разреженного воздуха, возникающая при ва-куумировании грунтов, учитывающая его термодинамическое состоя -нке, описываемое уравнениями Клапейрона-Менделеева. В данном случае фильтрационное движение разреженного воздуха в условиях низкого вакуума при малых числах Кнудсена основывается на асимптотических приближениях уравнений Навье-Стокса и может быть описано уравнениями гидродинамики. При таком подходе к описанию фильтрационного движения разреженного воздуха в трехфазных грунтах зоны аэрации составлены расчетные формулы объемных притоков воздуха к вакуумному анкеру.

2. Исследован процесс движения влаги, возникающий при наложении вакуума на поверхность грунта и происходящий за счет фильтрации разреженного воздуха. Специфическая конструктивная схема вакуумного анкера и осесгшметрячная схема фильтрации воздуха и злагя по трубкам тока переменного сечения вызывает наравкомзр -ное иссушение фильтрующего массива грунта тг зго переменную вез-духопроклцаемсоть. Автором получены прогнозные змпирячвсяяе за-зявивоатв фазовых яронвдавиоотей грунтов от их фиапческях свойств. Изучена дяязникя азмеяеязя фазовых проницземостей, происходящая при работе вакуумного анкера.

3. Разработана принципиальная схема нового зидз анкерного уетройстга - гакуумного. Определено оптимальное соотношение его расчетных параметров, сбеспечнЕэпцих устойчивую работу в различных инженерно-геологических условиях строительных площадок. Расчетные аналитические зввгсгиоота объемных притоков воздуха э камеру анкера, основанные нэ методе фрагментов Павловского, исследованы моделированием на АШ.

4. Изучены инженерно-геологические условия площадок строительства жилых и общественных зданий в пределах г.Киева и определен перечень .наиболее значимых показателей физического состояния грунтов для расчета эмпирических значений фазовых проница-емостей. На основании сравнения усилия при опытном погружении вдавливаемых железобетонных свай в различных инженерно-геологических- условиях стройплощадок с большим объемом данных по их за- бивке и с~последующим определением несущей способности произве -

дена. типизация и выделены районы с благоприятными инженерно- ге~ . ©логическими уоловиями по применению сваевдавливавдих установок '. -с вакуумным анкером, а также районы, требуюцие дополнительных мер , по обеспечению необходимого анкеруицего эффекта.

5. Выявлено распределение сил, возникающих в грунтовой среде, а также прикладываемых к элементам конструкции анкера при восприятии им реактивных усилий. При проведении системного анализа по изучению взаимодействия анкера с элементами вакуумной системы и грунтовой средой разработана методика активного регулирования режимов работы анкера, направленная на получение оптимальных разрежений в его камере'.

■ ..6. Проведенное внедрение вакуумных анкерных устройств (использование .их-в установках для вдавливания и испытаний свай) на ' двух объектах строительства при погружении 291 м3 овай дало снижение сметной стоимости строительства на 187 тыс.руб.При этом достигнуто уменьшение трудозатрат и материалов в I,5-2.раза,энер-. гоемкооти строительства фундаментов - в 8 раз, улучшены условия . труда рабочих, исключены динамические воздействия на окружающую

среду, уменьшилась ее загазованность. . - _' - 7. Сформулированы предложения по расширению области применения такого устройства - для фильтрационного опробования поверхностных грунтов и пластов пород, сушки локальных зон грунтов. . На основе изучения совместного воздухо-и влагопереноса доказана • - принципиальная возможность регулирования прочностных и деформа-тивных характеристик поверхностных грунтов при их уплотнении 'с использованием конструктивной схемы вакуумного, анкера. .

' •' -8.. Дальнейшие исследования должны быть направлены на изучение,'особенностей работы вакуумного анкера в этих сферах его ' применения, расширению набора исследуемых грунтор,.определению их фазовых.проницаемостей, продолжение обоснования корректности применяемых- расчетных схем, описывающих движение воздуха ,и влаги при

вэкуумированшг грунтов. • _ '','•'

Основные положения диссертации опубликованы'работах: •

1.Моделирование притока воздуха в камеру вакуумного анкера /В кн.Проектирование и строительство заглубленных .в -грунт! _' сооружений и конструкций. - Киев.'-.НИИСП Госстроя УССР, '1987,'

с. 109-116. .''• ;'' . •'

2. Исследование работы вакуумного анкера /В кн.Основания и фундаменты, вып. 18.-Киев. :!Цуд1вельник, 1985,-с.79-83 ( в, соавторстве). ,

3. Испытания сваевдавливаицей установки с вакуумным а'кке- ■ ром /В кн.Прогрессивные методы возведения и реконструкции промышленных, предприятий. -Киев.: НИИСП Госстроя УССР, 1985, -с.53-58 (з соавторстве). " ■'.'

4. Выбор оптимальной конструкции вакуумного анкера модели-^. ровэнкем его работы методом электроаналогий /В кн. Основания и \ • фундаменты, вып.19.-Киев.:5гд1вельник, 1986.-е.105-111 (в соавторстве). '

5. Оборудование и технология погружения свай вдавливанием '/Проспект ВДНХ СССР. -Киев. :Н1®СП Госстроя УССР, 1986, -4 с.( в соавторстве). '. .' '

6. Инструкция по технологии погружения свай вдавливанием.-Киев. .-НШСП Госстроя УССР, 1986, 18 с.-(в соавторстве). '

7. Экспериментальные исследования процессов,-возникающих при фильтрации разреженного воздуха в условиях вакуумирования грунтов/В кн.Еестн.Киев.ун-та, Геология, 1987, внц.6,' Киев.-.Изд. "Втэ школа" при КГУ, с.70-75 (в соавторстве). '

Б. Исследование процессов возникающих в грунте при длительно:: работе вакуумного анкера/3 кн.Основания и фундаменты, вып..20. -Киев.:БудХвельняк, 1987, с.108-116 (в соавторстве).

3. Моделирование процессов оптимизации параметров вакуумного анкера/В кн.Строительное производство.-Киев.:Вуд1вельютк, 19В7, вып.26, с.12-17 (в соавторстве).

10. Анкерное устройство для закрепления конструкций на поверхности грунта/Положительное решение ВШИГПЭ по заявке М228087 (29-33) 036848 от 6.08.1987г. (в соавторстве). •

БФ 41545. Подписано в печ. 21.09.88. Формат 60x84^ /16. Бумага типогр. Офсетная печать.Усл.печ*л.1,5.Уч»-иэл.л.1 .Тираж 100зкз.3акаэ 1523.

Научно—исследовательский институт строительного производства Госстроя УССР, 252180, Киев-180, Краснозвездный пр.,51. Типография НИИСП Госстроя УССР, 252180» Киев-180, ул. И. Клименко, 5/2.