УДАРНОЕ ПОГРУЖЕНИЕ СВАЙ В ГРУНТ

IMPACT DIVE IN THE GROUND

Mavzhuda Mirkhanova

senior lecturer of the department  "Construction of railways, way and track economy»,"Tashket Institute of Railway Transport Engineers"

Uzbekistan, Tashkent

Zaitzhan Kakharov

assistant of the department "Construction of railways, way and track economy», "Tashket Institute of Railway Transport Engineers"

Uzbekistan, Tashkent

АННОТАЦИЯ

Определение энергии падающего молота при погружении сваи в грунт и  высоту и скорость падения ударной части, частоту ударов молота. Энергия, скрытая в грунте, возрастает с увеличением толщины слоя и это позволяет определять напряжение в грунте на различных глубинах от поверхности.

ABSTRACT

Determination of the energy of the falling hammer when the pile is submerged into the ground and the height and the speed of the impact of the impact part, the frequency of hammer impacts. The energy latent in the soil increases with the thickness of the layer and this makes it possible to determine the stress in the soil at various depths from the surface.

Ключевые слова: свая; погружения свай; глубина погружения; удар молота; отказ.

Keywords: pile; diving piles; depth of immersion; hammer blow; renouncement.

Свая передает энергию грунту, сопротивляющемуся ее погружению, осуществляет срез грунта по своей поверхности, в результате энергетический уровень грунта, взаимодействующего со сваей, выражается уравнением, характеризующим совмещение среза и излучения энергии.

=     (Дж/кг)                                              (1)

Энергия падающего молота при силе веса mg и высоте падения H, равная  mgH  (Дж), используется в процессе с КПД  k =  .

Уравнение цикла процесса

 = = k mgH  (Дж)                                   (2)

AInInm₀ = k mgH                                                       (3)

При n циклах процесса достигается предельный «отказ» сваи – глубина погружения, характеризующая достаточную «несущую способность» сваи, т.е. ее сопротивление воздействию возводимой на ней части сооружения. Произведение силы сопротивления сваи на отказ Wδ (Дж) характеризует в последнем цикле полезную энергию сопротивления сваи.

При работе свая имеет определенную частоту колебаний в вертикальной плоскости в результате переменной нагрузки, а также подвержена действию волновой энергии, распространяющейся в грунте.

При статическом расчете вводится «коэффициент запаса», точнее «незнания», увеличивающий сопротивление сваи внешними воздействиями.

При массе грунта, вытесненного сваей при погружении  = γg₀  (кг), его энергетический уровень в процессе погружения достигает

=     (Дж/кг)  и   =Wδ                                  (3)

откуда

  (м);  W=k mg                                         (4)

при увеличенном значении сопротивления за счет коэффициента запаса   . Получение требуемого значения «отказа» сваи устанавливает окончание процесса погружения сваи.

Энергия поглощенная грунтом за n циклов погружения сваи, knmgH = (Дж) и технический уровень процесса

                                                             (5)

Вибрация сваи при погружении в грунты, поддающиеся разрыхлению, заставляет сваю погружаться под действием собственного веса или с дополнительной пригрузкой статического действия. В этом случае трение между грунтом и сваей резко уменьшается, а грунт, окружающий сваю, уплотняется за счет вытесняемого при погружении. Энергетический уровень уплотняющегося при погружении сваи грунта = A₃In, и в процессе погружения энергия грунта возрастает:

= = A₃ In- + 1 (Дж)                          (6)

КПД энергии в этом процессе резко возрастает по сравнению с ударным процессом и является более прогрессивным в условиях легких грунтов.

Вибрация свай, подвергающихся забивке свайными молотами, весьма облегчает процесс (виброударного действия).

Для завершенного цикла погружения свай до достижения требуемой несущей способности

W= (кН),                                                        (7)

необходимо  ударов молота и при их частоте  время погружения

= (c),                                                      (8)

Для завершенного цикла

== Wδ (Дж),                                   (9)

Начало процесса наступает при =e, когда In e=1 и In In e=0. При =0,69   А=α. Конец процесса наступает при  m=, А=α.

При использовании падающего с высоты հ (м) молота, развивающего энергию

= mδn (Дж),                                           (10)

увеличивается масса вытесняемого сваей грунта m (кг) и несущая способность сваи W (Н), а энергия сопротивления свай Wδ (Дж) характеризуется «отказом» сваи δ (м). Этот отказ должен быть упругим, т.е. восстанавливаться при снятии нагрузки на сваю. Процесс погружения свая должен продолжаться до исчезновения остаточной осадки при требуемой несущей способности.

Вначале процесса свая опирается на грунт и ее вес 

 ·H =·g (H),                                      (11)

вызывает осадку, увеличиваемую острием сваи. Если для одного удара молота

=   ,                                           (12)

то для завершенного процесса  

 , за    ударов молота                   (13)

Условия погружения свай исключительно разнообразны и зависят от вида залегающих грунтов, конструкции молотов, обусловливающих высоту и скорость падения ударной части, частоту ударов и прочие.

Исключительно сильно зависит процесс погружения от вибрации, способствующей погружению настолько, что для нее бывает достаточно собственного веса сваи. Константа грунта падает с увеличением глубины погружения, и ее значение для полностью завершенного процесса при Н=7,4м может быть определено из условия достижения сваей верхнего критического уровня  

A = A   = 40 Дж,                                    (14)

Энергия, скрытая в грунте, возрастает с увеличением толщины слоя по логарифмическому закону

=  ,                                                (15)

и это позволяет определять напряжение в грунте на различных глубинах от поверхности

=  (Н/м²),                                          (16)

Определение значений энергетических констант A (Дж/кг) и α (Дж/с), на которых основываются все энергитические расчеты, требует исследований критический уровней (предельных значений энергетических уровней).

Список литературы:

1. Васильевский Ю.И., Шумлянский И.Ф. Теоретические и экспериментальные исследования динамики сваи при забивке. Алма-Ата: Наука, 1973.
2. Маврин А. И. К теории ударного погружения свай. "Строительство и архитектура", 1967. 
3. Смородинов М.И. Свайные работы. Стройиздат, 1988.