Численно-экспериментальный метод определения модуля упругости грунтового массива

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе представлен численно-аналитический метод определения модуля упругости грунта, основанный на экспериментальных результатах о собственных частотах колебаний сваи, встроенной в грунтовый массив, и их теоретические зависимости от модуля упругости грунта. Приводятся экспериментальные результаты о динамическом поведении сваи, встроенной в грунтовый массив, и численные результаты на основе метода конечных элементов, обеспечивающие построение зависимости собственных частот колебаний сваи от модуля упругости грунта. В качестве демонстрации достоверности и эффективности рассматриваемого метода приводится сопоставление численных результатов о собственных частотах колебаний сваи с различными грузами на ее свободном конце при найденной зависимости модуля упругости грунта и соответствующих экспериментальных результатов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Г. Н. Гусев

Институт механики сплошных сред УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: gusev.g@icmm.ru
Россия, Пермь

Р. В. Цветков

Институт механики сплошных сред УрО РАН

Email: flower@icmm.ru
Россия, Пермь

В. В. Епин

Институт механики сплошных сред УрО РАН

Email: epin.v@icmm.ru
Россия, Пермь

Список литературы

  1. Кятов Н.Х. Определение деформационных и прочностных свойств грунтов жестким дилатометром // Известия Северо-Кавказской государственной академии. 2021. № 4 (30). С. 17–23.
  2. Болдырев Г.Г. Полевые методы исследования свойств мерзлых грунтов: состояние вопроса. Часть 1. Прессиметрические испытания // Геотехника. 2022. Т. 14. № 4. С. 24–42. https://doi.org/10.25296/2221-5514-2022-14-4-24-42
  3. Klinova G.I. Thaw-induced deformation properties of frozen soils // Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2010. V. 47. № 3. P. 102–107. http://doi.org/10.1007/s11204-010-9096-2
  4. Зарипова Н.А. Сравнение методов определения деформационных свойств грунтов стройплощадки по ул. Столетова в г. Новосибирске // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2019. № 5. С. 92–100. https://doi.org/10.26730/1999-4125-2019-5-92-100
  5. Попова П.С., Захаров А.В. Обзор существующих методов определения модуля деформации грунта // Современные технологии в строительстве. Теория и практика. 2018. Т. 1. С. 141–149.
  6. Мирный А.Ю. Аналитическое сопоставление методов прямого определения параметров деформируемости грунта // Геотехника. 2018. Т. 10. № 1–2. С. 40–50.
  7. Вдовкина Д.И., Пономарева М.В. Сравнительный анализ лабораторных и полевых методов исследований грунтов // Труды университета. 2020. № 1(78). С. 57–61.
  8. Абелев М.Ю., Аверин И.В., Коптева О.В. Сравнение результатов полевых и лабораторных исследований характеристик деформируемости глинистых грунтов // Промышленное и гражданское строительство. 2019. № 6. С. 40–45. https://doi.org/10.33622/0869-7019.2019.06.40-45
  9. Игнатова О.И. Исследование корреляционных связей модуля деформации четвертичных глинистых грунтов разного генезиса с удельным сопротивлением при статическом зондировании // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2014. № 2. С. 15–19.
  10. Болдырев Г.Г., Идрисов И.Х. Полевые методы исследования свойств мерзлых грунтов: состояние вопроса. Часть 2. Статическое и динамическое зондирование // Геотехника. 2023. Т. 15. № 1. С. 6–21. https://doi.org/10.25296/2221-5514-2023-15-1-6-21
  11. Ma J., Han S., Gao X., Li D., Guo Y., Liu Q. Dynamic Lateral Response of the Partially-Embedded Single Piles in Layered Soil. // Appl. Sci. 2022. V. 12. P. 1504. https://doi.org/10.3390/app12031504
  12. Prendergast L., Igoe D. Examination of the reduction in natural frequency of laterally loaded piles due to strain-dependence of soil shear modulus // Ocean Eng. 2022. V. 258. P. 111614. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2022.111614
  13. Zhu Daopei, Wang Lihui, Wang Zhangli. Study on pile-soil bonding condition based on transient shock response using piezoceramic sensors // J. Low Freq. Noise Vib. Active Control. 2024. V. 43. № 1. P. 358–370. https://doi.org/10.1177/14613484231193270
  14. Gao Liu, Wang Kuihua, Wu Juntao, Xiao Si, Wang Ning. Analytical solution for the dynamic response of a pile with a variable-section interface in low-strain integrity testing // J. Sound Vib. 2017. V. 395. P. 328–340. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2017.02.037
  15. Cui Chunyi, Zhimeng Liang, Xu Chengshun, Xin Yu, Wang Benlong. Analytical solution for horizontal vibration of end-bearing single pile in radially heterogeneous saturated soil // Appl. Math. Model. 2022. V. 116. P. 65–83. https://doi.org/10.1016/j.apm.2022.11.027
  16. Wenbing Wu, Zijian Yang, Xin Liu, Yunpeng Zhang, Hao Liu, M. Hesham El Naggar, et al. Horizontal dynamic response of pile in unsaturated soil considering its construction disturbance effect // Ocean Eng. 2022. V. 245. P. 110483. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2021.110483
  17. Liu Xin, Wu Wenbing, El Naggar Mohamed, Wang Kuihua, Mei Guoxiong, Liu Hao, et al. A simplified non-axisymmetric pile-soil interaction model for pile integrity testing analysis // Appl. Math. Model. 2023. V. 119. P. 137–155. https://doi.org/10.1016/j.apm.2023.02.011
  18. Feng Xiao, Gang S. Chen, J. Leroy Hulsey, Duane Davis, Zhaohui Yang. Characterization of the viscoelastic effects of thawed frozen soil on pile by measurement of free response // Cold Reg. Sci. Technol. V. 145. 2018. P. 229–236. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2017.09.011
  19. Jiada Guan, Xiyin Zhang, Xingchong Chen, Mingbo Ding, Wanping Wang, Shengsheng Yu. Influence of seasonal freezing-thawing soils on seismic performance of high-rise cap pile foundation in permafrost regions // Cold Reg. Sci. Technol. 2022. V. 199. P. 103581. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2022.103581
  20. Gang Sheng Chen, Duane Davis, J. Leroy Hulsey. Measurement of frozen soil–pile dynamic properties: A system identification approach // Cold Reg. Sci. Technol. 2012. V. 70. P. 98–106. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2011.08.007

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Последовательность действий при определении модуля упругости грунта. Основные действия и промежуточный результат: 1 – экспериментальное определение собственных частот сваи (с.ч.) в грунте; 2 – с.ч. сваи в грунте; 3 – построение на основе численной модели зависимости модуля упругости грунта от с.ч. сваи в грунте; 4 – модуль упругости грунта (Egr); 5 – расчет с.ч. сваи с грузом для найденного Egr; 6 – численные значения с.ч. сваи в грунте; 6 – экспериментальное определение с.ч. сваи с грузом и сравнение с модельными результатами.

Скачать (6KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Свая с грузом 61.5 кг на свободном конце и 3-осевым акселерометром в грунтовом массиве (a); 3-х осевой акселерометр на свободной части сваи (b).

Скачать (33KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Фурье спектры для сваи без груза при ударе в направлении оси Z: сигнал для компоненты вдоль оси X (a); сигнал для компоненты вдоль оси Y (b); сигнал для компоненты вдоль оси Z (c).

Скачать (18KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Свая, встроенная в цилиндр грунта (численная модель).

Скачать (3KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость собственных частот колебаний сваи (Ω, Гц) от размеров цилиндра (А, м): при Egr = 1 МПа (a), при Egr = 100 МПа (b).

Скачать (16KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимости первых четырех собственных частот колебаний [Гц] сваи от модуля упругости грунта [МПа] при коэффициенте Пуассона 0.3.

Скачать (9KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024