vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2016-43-4-123-132vdgtu-340Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРАBUILDING AND ARCHITECTUREЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ЧИСЛЕННЫЙ АНАЛИЗ ДЕФОРМАЦИОННО-ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК БУРОНАБИВНЫХ МИКРОСВАЙ С УШИРЕННОЙ ПЯТОЙ ИЗ ЩЕБНЯEXPERIMENTAL STUDIES AND NUMERICAL ANALYSIS FOR THE DEFORMATIONSTRENGTH CHARACTERISTICS OF RAMMED MICRO-PILES WITH A BROADENED AGGREGATE BASEАлехинВ. С.AlekhinV. S.

Алехин Виталий Сергеевич -  ведущий инженер. 

125040, г. Москва, ул. 3-я Ямского Поля, д.2, к.1 

Vitaly S. Alekhin – Leading engineer. 

2/1Yamskogo Polya Third Str., Moscow 125040, Russia struction

alekhin@podzemproekt.ruКупчиковаН. В.KupchikovaN. V.

Купчикова Наталья Владимировна – кандидат технических наук, доцент, заведующая кафедрой «Промышленное и гражданское строительство». 

414056, г.Астрахань, ул. Татищева 18

Natalia V. Kupchikova – Cand. Sc.(Technical), Assoc. Prof., Department Industrial and civil construction. 

18 Tatishchev Str., Astrakhan 414056, Russia il construction

kupchikova79@mail.ruПодземпроект, ОООРоссияPodzemproekt, Ltd.Russian FederationАстраханский государственный архитектурно-строительный университетРоссияAstrakhan State University of Architecture and ConstructionRussian Federation201624032017434123132Copyright © Алехин В.С., Купчикова Н.В., 20172017Алехин В.С., Купчикова Н.В.Alekhin V.S., Kupchikova N.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.dgtu.ru/jour/article/view/340

Цель. Экспериментально-теоретическое установление зависимостей деформационно-прочностных характеристик буронабивных микросвай с уширенной пятой, образованной втрамбованным щебнем: диаметра обсадной трубы, фракции и объѐма щебня для просадочных макропористых глин. Метод. Выполнены лабораторный и полевой эксперимент численные расчѐты в двухмерной и трѐхмерной постановке для определения НДС фундамента с помощью программного комплекса MIDAS GTS_NX, реализующем метод конечных элементов и разработанной для сложных геотехнических задач; даны некоторые рекомендации для внедрения. Результат. Определена зависимость несущей способности буронабивных микросвай с уширением из втрамбованного щебня при вертикальном нагружении. При максимальном размере уширения 3,5 диаметра ствола микросваи несущая способность их грунта увеличивается в 1,86 раз по сравнению с микросваями без уширения в зависимости от диаметра ствола сваи. В ходе экспериментальных и численных исследований установлены зависимости деформационно-прочностных параметров работы фундамента глубокого заложения, состоящего из буронабивных микросвай с уширенной пятой, а именно, диаметра сваи, фракции и объѐма щебня, диаметра уплотнения грунтового полупространства. Результаты исследования способствуют развитию теории формирования геометрии концевых уширений из втрамбованного щебня в форме эллипсоида вращения. Вывод. Натурные обмеры уширений буронабивных микросвай показали, что их форма близка к форме эллипсоида вращения, а соотношение полуосей находится в прямой зависимости от характеристик грунта и объема щебня, что было учтено при построении конечноэлементной модели в численном моделировании эксперимента. Результаты численных исследований нагружения буронабивной микросваи с уширенной пятой на MIDAS GTS показывают хорошую сходимость с результатами полевых испытаний расхождение составляет 2-15%. 

Objectives. Experimental and theoretical determination of dependencies of strength characteristics of bored micropiles with a pedestal formed by rammed rubble on: casing diameter, fraction, and volume of crushed stone for collapsing macroporous clays. Method. Laboratory and field experiments were carried out; numerical calculations in two-dimensional and threedimensional arrangement for the determination of strain-stress analysis of the foundation using a MIDAS GTS_NX software system, implementing the finite element method and developed for complex geotechnical problems; some recommendations for implementation are provided. Results The dependence of the load-bearing capacity of bored micropiles on a broadened base of rammed aggregate with vertical loading is determined. At the maximum broadening diameter of 3.5 of the micropiles shaft the load-bearing capacity of the subsoil is increased by between 1.8 and 6 times compared with micropiles without broadening depending on the diameter of the pile shaft. During the experimental and numerical studies of the dependencies of deformation-strength parameters of the deep foundation works consisting of a bored micropile with a broadened base, namely the pile diameter, aggregate particle size and volume, seal diameter of the subsoil soil half-space, as well as the development of the theory of formation of the end broadening geometry of rammed aggregate in the form of an ellipsoid of revolution were established. Conclusion The full-scale measurements of the broadening of bored micropiles showed that their shape is close to an ellipsoid of revolution, and the ratio of semi-axes is directly dependent on the characteristics of soil and gravel volume, which was taken into account in the construction of the finite element model in the numerical simulation experiment.The results of numerical studies of the bored micropile loading with broadened base on the MIDAS GTS show good agreement with the results of the field test, consisting of a difference of between 2 and 15%. 

буронабивная сваянапряжѐнно-деформированное состояниелабораторныенатурные и численные исследованиявтрамбованный щебеньpressure pilestress-strain statelaboratory and full-scale and numerical studiesrammed aggregateReferencesКупчикова Н. В. Влияние уплотнения грунта со щебнем на жѐсткость основания / Н. В. Купчикова // Журнал «Промышленное и гражданское строительство» №10 / Москва, 2007 г.Kupchikova N.V. Vliyanie uplotneniya grunta so shchebnem na zhyostkost osnovaniya. Zhurnal ―Promyshlennoye i grazhdanskoye stroitelstvo‖. M.; 2007;10. [Kupchikova N.V. Influence of soil consolidation with crushed stone on the rigidity of the basis. Journal of Industrial and Civil Engineering. Moscow; 2007;10. (In Russ.)]Штоль, Т.М. Технология возведения подземной части зданий и сооружений:учеб. пособие для вузов: Спец.: «Пром. и гражд. стр-во»/ Т. М. Штоль, В. И. Теличенко, В. И. Феклин. – М.: Стройиздат, 1990. – 288с.Shtol T.M., Telichenko V.I., Feklin V.I. Tekhnologiya vozvedeniya podzemnoy chasti zdaniy i sooruzheniy: ucheb. posobie dlya vuzov: Spets.: ―Prom. i grazhd. str-vo‖. M.: Stroyizdat; 1990. 288 s. [Shtol T.M., Telichenko V.I., Feklin V.I. Technology of construction of subsurface parts of building and facilities: textbook for higher institutions. Journal of Industrial and Civil Engineering. Moscow; Stroyizdat; 1990. 288 p. (In Russ.)]Зоценко Н.Л., Винников Ю.Л., Бабенко В.А. Усиление фундаментов общественного здания методом вдавливания свай //Реконструкция, Санкт-Петербург-2005г.: Материалы международного симпозиума. Ч.2.-С.Петербург, 1993.с.130-133.Zotsenko N.L., Vinnikov Yu.L., Babenko V.A. Usilenie fundamentov obshchestvennogo zdaniya metodom vdavlivaniya svay. Rekonstruktsiya. Sankt-Peterburg: 2005. Materialy mezhdunarodnogo simpoziuma. Ch.2. S.Peterburg; 1993.130-133. [Zotsenko N.L., Vinnikov Yu.L., Babenko V.A. Underpinning of public building by jacking method. Reconstruction. St. Petersburg: 2015. Proceedings of International Symposium. Pt. St. Petersburg; 1993.130-133. (In Russ.)]Закрепление и уплотнение грунтов в строительстве : тез.доклад на IX Всесоюзном науч.-техн.совещ. / Москва : Стройиздат, 1978. – 368 с.Zakreplenie i uplotnenie gruntov v stroitelstve: tez. doklad na IX Vsesoyuznom nauch.tekhn. soveshch. M.: Stroyizdat, 1978. 368 s. [Consolidation and compaction of soils in construction:theses on IX All-Union scientific and technical meeting. Moscow: Stroyizdat, 1978. 368 p. (In Russ.)]Далматов Б. И. Проектирование свайных фундаментов в условиях слабых грунтов / Б. И. Далматов, Ф. К. Лапшин, Ю. В. Россихин. – Л. : Стройиздат, 1975.Dalmatov, B.I. Lapshin F.K., Rossikhin Yu.V. Proektirovanie svaynykh fundamentov v usloviyakh slabykh gruntov. L.: Stroyizdat, 1975. [Dalmatov, B.I. Lapshin F.K., Rossikhin Yu.V. Design of piles foundation in the conditions of soft ground. Leningrad: Stroyizdat, 1975. (In Russ.)]Далматов Б. И. Проектирование и устройство фундаментов около существующих зданий / Б. И. Далматов. – Л.: ЛДНТП, 1976.Dalmatov, B.I. Proektirovanie i ustroystvo fundamentov okolo sushchestvuyushchikh zdaniy. L.: LDNTP, 1976. [Dalmatov, B.I. Foundation works near buildings. Leningrad: LDNTP; 1976. (In Russ.)]Купчикова Н.В. Учет сдвиговых деформаций свайных фундаментов с усиливающими элементами // Строительная механика и расчет сооружений. № 3 (254). 2014.с. 17-22.Kupchikova N.V. Uchyot sdvigovykh deformatsiy svaynykh fundamentov s usilivayushchimi elementami. Stroitelnaya mekhanika i raschet sooruzheniy. 2014;3(254):17-22. [Kupchikova N.V. The accounting of shift deformations of the pile bases with the strengthening elements. Construction mechanics and structural analysis. 2014;3(254):17-22. (In Russ.)]Вознесенский, В.А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях/ В. А. Вознесенский. Москва: Финансы и статистика, 1981. 263 с.Voznesenskiy V.A. Statisticheskie metody planirovaniya eksperimenta v tekhnikoekonomicheskikh issledovaniyakh. M.: Finansy i statistika, 1981. 263 s. [Voznesenskiy, V.A. Statistical methods of experiment design in technical and economic research. Moscow: Finances and statistics; 1981. 263 p.(In Russ.)]Купчикова, Н. В. Особенности берегоукрепления набережной реки Волги свайными оболочками, каменной наброской и строительства на намывных грунтах вдоль береговой зоны Купчикова Н.В. Промышленное и гражданское строительство. 2014. № 6. С. 36-39.Kupchikova N.V. Osobennosti beregoukrepleniya naberezhnoy reki Volgi svaynymi obolochkami, kamennoy nabroskoy i stroitelstva na namyvnykh gruntakh vdol beregovoy zony Kupchikova N.V. Promyshlennoye i grazhdanskoye stroitelstvo. 2014;6:36-39. [Kupchikova, N.V. Features of bank protection of Volga River embankment by pile covers, riprap and constructions on alluvial soil along a coastal zone of Kupchikov N. V. Industrial and civil engineering. 2014;6:3639. (In Russ.)]Федоров, В.С., Купчикова, Н. В. Конструктивные решения свайных фундаментов с поверхностными и концевыми уширениями для структурно-неустойчивых оснований / Вестник гражданских инженеров.2011. №1. – С.88-91.Fedorov V.S., Kupchikova N.V. Konstruktivnyye resheniya svaynykh fundamentov s poverkhnostnymi i kontsevymi ushireniyami dlya strukturno-neustoychivykh osnovaniy. Vestnik grazhdanskikh inzhenerov. 2011;1:88-91. [Fedorov, V.S., Kupchikova, N.V. Constructive solutions of the piles foundations with superficial and trailer broadenings for the structural-unstable bases. Bulletin of civil engineers. 2011;1:88-91. (In Russ.)]Егорушкин В.А., Городков А.В., Федоров В.С., Азаров В.Н. Биосферная совместимость. Технологии внедрения инноваций. Города, развивающие человека // Промышленное и гражданское строительство. № 10. 2012. с. 71-72.Egorushkin V.A., Gorodkov A.V., Fedorov V.S., Azarov V.N. Biosfernaya sovmestimost. Tekhnologii vnedreniya innovatsiy. Goroda, razvivayushchie cheloveka. Promyshlennoye i grazhdanskoye stroitelstvo. 2012;10:71-72. [Egorushkin V.A., Gorodkov A.V., Fedorov V.S., Azarov V.N. Biospheric compatibility. Technologies of innovations. The cities developing a human. Industrial and civil engineering. 2012;10:71-72. (In Russ.)]Клюева Н.В., Федоров В.С. К Анализу живучести внезапно повреждаемых рамных систем// Строительная механика и расчет сооружений. № 3. 2006.с. 7-13.Klyueva N.V., Fedorov V.S. K analizu zhivuchesti vnezapno povrezhdayemykh ramnykh system. Stroitelnaya mekhanika i raschet sooruzheniy. 2006;3:7-13. [Klyueva N.V., Fedorov V.S. To the liveness analysis of unexpectedly damaged frame systems. Construction mechanics and structural analysis. 2006;3:7-13. (In Russ.)]Курбацкий, Е. Н. Методические указания по решению задач механики с использованием преобразования Фурье [Текст]: учебное пособие/Е. Н. Курбацкий. –Москва: МИИТ, 1979.Kurbatskiy E.N. Metodicheskie ukazaniya po resheniyu zadach mekhaniki s ispolzovaniem preobrazovaniya Furye [Tekst]: uchebnoye posobie. M.: MIIT; 1979. [Kurbatskiy E.N. Guidelines to solve mechanics problems using Fourier transformation: textbook. Moscow: MIIT; 1979. (In Russ.)]Курбацкий, Е.Н. Метод расчета строительных конструкций с использованием дискретного преобразования Фурье. В кн.: «Конструкции жилых зданий». М.: ЦНИИЭп жилища, 1987.Kurbatskiy E.N. Metod rascheta stroitelnykh konstruktsiy s ispolzovaniem diskretnogo preobrazovaniya Furye. V kn.: ―Konstruktsii zhilykh zdaniy‖. M.: TsNIIEp zhilishcha; 1987. [Kurbatskiy E.N.Method of calculation of building constructions using Fourie discrete transformation. In book ―Structures of residential buildings‖. Moscow: TsNIIEP; 1987. (In Russ.)]Pshenichkina V.A., Voronkova G.V., Rekunov S.S. Research of the dynamical system ―beam – stochastic base‖// Procedia engineering. Т. 150. 2016.c. 1721-1728.Pshenichkina V.A., Voronkova G.V., Rekunov S.S. Research of the dynamical system ―beam – stochastic base‖. Procedia Engineering. 2016;150:1721-1728.Rytov S.A. New geotechnical technologies/ Proceedings of the 15th European Young Geotechnical Engineers Conference. Dublin, Ireland. 11-14 September 2002.c.311-315.Rytov, S.A. New geotechnical technologies. Proceedings of the 15th European Young Geotechnical Engineers Conference. Dublin, Ireland; 11-14 September 2002. 311-315.Lemanza W. Lesmana, A/ Deep soil improvement technigue using combined deep mixing and iet grouting method// Proc. 17th Int. Conf/ on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering/ Alexandra, Egypt, 5-9 october, 2009, c.2439.Lemanza W., Lesmana A. Deep soil improvement technigue using combined deep mixing and iet grouting method. Proc. 17th Int. Conf. on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Alexandra, Egypt; 5-9 October, 2009. 2439 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.