РОЗДІЛ 2
ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ УЛАШТУВАННЯ ПАЛЬ
З РОЗШИРЕНОЮ ПРОМЕНЕВОЮ П'ЯТОЮ НА МОДЕЛЯХ
2.1. Методика проведення досліджень
Передбачено наступні задачі моделювання: розробка інвентарної конструкції моделі палі; дослідження процесу занурення лопатей розширювача у грунт після занурення моделі палі; виявлення зон і ступеню ущільнення грунту в межах променевих п'ят моделей паль; обгрунтування раціональної форми гострія та розмірів п'яти палі, уточнення траєкторії руху лопатей розширювача з побудуванням математичної моделі; оцінка несучої здатності моделей паль; визначення множника подібності для моделювання навантажень на променеву п'яту, використовуючи результати статичних випробувань моделей та натуральних зразків паль в однакових ґрунтових умовах.
Відомо ряд прикладів моделювання роботи буронабивних та забивних паль [77,87-91]. Деяка аналогія відносно виявлення зон ущільнення грунту може бути врахована в результатах модельних досліджень променевих п'ят. Однак рішення більш широкого кола поставлених питань вимагали ретельної розробки програми та методики досліджень.
В основу досліджень прийнято механічне моделювання, яке виконується у визначеному масштабі та дозволяє відмовитися від спрощуючих гіпотез, які приймаються в розрахунках і докладно дослідити роботу променевої п'яти з урахуванням дійсних умов улаштування, опирання і навантаження без великих затрат труда і часу.
З метою відпрацювання методики дослідження процесу улаштування паль з променевою п'ятою на моделях були виконані попередні улаштування моделей паль.
Для переходу від модельних до натуральних навантажень передбачено визначення множника подібності з використанням теорії простої подібності фізичного моделювання.
Для визначення кількості дослідів експеримент було сплановано за методом насичених планів з варіїруванням довжини занурення , кількості лопатей їх розмірів та щільності грунту [92]. Характер і кількість дослідів зазначено в таблиці 2.1. Крім цього передбачалося, якщо результати досліджень двох однотипних моделей будуть мати розходження більше 10 відсотків, тоді призначається третє випробування.
В якості моделей паль використовувалися розроблені автором металеві труби діаметром 60 мм та азбестоцементні труби діаметром 118мм з проробленими в них вікнами під променеві розширення з закритими нижніми кінцями. Ці моделі паль виготовлені трьох різновидів, а саме: з кількістю вікон - 2,3,4 штук.
Занурення моделей паль в глинисті грунти виконували без виймання грунту ручним молотом вагою 15 кг на потрібну глибину з осердям у середині. Для напряму удару по центру моделі палі, в її верхню частину вставляли металеву пробку з патрубка, зовнішнім діаметром менше внутрішнього діаметра з привареним опорним листом діаметром 100 мм. Глибина занурення моделі палі фіксувалася за мітками, які були зроблені на її поверхні.
Одною із головних вимог полігонних досліджень при повторенні дослідів є ретельна аналогія експериментів, яка дозволяє при порівнянні результатів отримати мінімальний розкид даних.
Випробування моделей виконували окремо, з метою визначення опору грунту по бічній поверхні стовбура, в основі п'яти до утворення розширень та загального. Тому етапи улаштування моделей паль чергувалися з етапами випробувань.
Таблиця 2.1
Зміст і кількість дослідів
п/пХарактер експериментів Розширювач з розмірами лопатіЗагальна кількість дослідів150х35 (мм)250х50 (мм)30°25°20°30°25°20°1Улаштування моделей паль з 2-ма вікнами з визначенням граничного навантаження:
по бічній поверхні
на променеву п'яту
загальне
-
1
62Те саме з 3-ма вікнами:
по бічній поверхні
на променеву п'яту
загальне
3
-
12
123Те саме з 4-ма вікнами:
по бічній поверхні
на променеву п'яту
загальне
1
-
6Разом:13101096654
Потім виконували променеві розширення. Дослідження процесу улаштування променевої п'яти виконували за допомогою розширювача (рис 2.1) розробленого автором. Схема розширювача представлена на рис.2.2. Розширювач складається з лопатей, які з'єднані горизонтальними шарнирами між собою, верхнього і нижнього фланців, тяги, труби. Верхня частина труби має прорізі та фланець. Розширювач також має трос (ланцюг), траверсу, домкрат, рухому балочку, яка жорстко з'єднана з тягою та тросом з траверсою. Лопаті, тяга, труба, верхній і нижній фланці утворюють у сукупності шарнірну систему. Розкриття лопатей виконувалося домкратом. який розташовано на фланці з упором на траверсу, яка з'єднана з тягою за допомогою троса та рухомої балочки. Довжина лопатей розширювача для улаштування моделей паль прийнята двох розмірів з співвідношенням довжини лопаті до її ширини 5/1. Загальна кількість лопатей для моделей паль з 2, 3 та 4-ма вікнами прийнято відповідно 4, 6 та 8 шт. Розрахунок елементів розширювача виконаний у додатку А [93].
При зануренні лопатей розширювача в грунт загальне зусилля фіксувалося показаннями манометра при застосуванні гідравлічного домкрату. Відносні переміщення тяги розширювача відносно його труби фіксувалися за міліметровим папером, який було наклеєно на трубу і мітках з градацієй 5 мм на тязі.
Після утворення розширеної променевої порожнини та виймання розширювача назовні виконували бетонування її та стовбура палі. Для бетонування використовували бетон литої консистенції з осіданням стандартного конусу не менше 18 см на дрібному заповнювачі, а саме, для даних моделей використовували щебінь, який ретельно просіювали з розміром фракцій не більше 10 мм.
Після набирання бетоном проектної міцності цю модель випробовували знову. При цьому вертикальне навантаження сприймалося опором грунту по бічній поверхні стовбура та всією променевою п'ятою.
Стенд для випробування в зв'язних глинистих грунтах моделей