Determination of the dependence of the rate of frost heaving on various parameters of freezing soil

Abstract


One of the most common processes occurring in the soil foundation in Russia and negatively affecting the safety of buildings and structures is the process of frost heaving.When calculating the stability of the foundation under the action of tangential frost heaving forces according to SP 22.13330 and 24.13330, it is necessary to compare the tangential frost heaving forces with the sum of the forces restraining heaving and the loads on the foundation. At the same time, to obtain a more accurate result, it is recommended to determine the tangential frost heaving forces according to GOST R 56726 by shifting a soil sample relative to the foundation material at a speed equal to the rate of frost heaving of the soil. The rate of frost heaving should be understood as the rate of soil movement relative to the foundation material when it freezes. However, at present, domestic literature does not regulate the values of the rate of soil heaving.This study provides a review, analysis and generalization of scientific information on the dependence of the parameters of the frost heaving process on various soil characteristics and external influences on it. During the work, the experimental data obtained by other scientists were accumulated.As a result of the analysis of the collected data array: general trends towards an increase in the frost heave rate with increasing soil moisture, towards a decrease in the frost heave rate with increasing soil density and soil skeleton density were identified; recommended boundary values of the frost heave rate and relative deformation for soil types based on the flow index were determined; a method for analytically determining the frost heave rate based on the content of 0.05-0.005 mm particles in the soil was proposed.The proposed analytical methods will allow a preliminary estimate of the frost heave rate based on known soil parameters, without resorting to expensive, long-term tests. In turn, knowledge of the frost heave rate will increase the accuracy of determining the tangential frost heave forces according to GOST R 56726. Thus, the research results will allow a more accurate prediction of the effect of soil heave forces on the structures of buildings and structures

Full Text

2

About the authors

A. V Boyarintsev

Saint-Petersburg State university of architecture and civil engineering, Saint-Petersburg, Russian Federation

P. A Podolskaia

Morstroytekhnologiya LLC, Saint-Petersburg, Russian Federation

References

  1. ГОСТ 28622-2012. Грунты. Метод лабораторного определения степени пучинистости. – Взамен ГОСТ 28622-90; введ. 2013-11-01. – переизд. сентябрь 2019 г. – М., 2019. – 9 с.
  2. СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83 / Разработан НИИОСП им.Н.М.Герсеванова – институт АО "НИЦ «Строительство». – М., 2016.
  3. СП 24.13330.2021 Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 / Разработан НИИОСП им. Н.М.Герсеванова – институтом ОАО "НИЦ «Строительство». – М., 2021.
  4. ГОСТ Р 56726-2015. Грунты. Метод лабораторного определения удельной касательной силы морозного пучения (утв. приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 19 ноября 2015 г. N 1889-ст) Soils. Laboratory method for determine the specific tangential forces of frost heaving. Дата введения – 1 мая 2016 г. – М., 2016.
  5. Опытное определение скорости морозного пучения для различных типов грунтов по степени пучинистости / А.В. Бояринцев, А.Ю. Шорина, Е.С. Родионова, В.А. Матюшина // Вестник гражданских инженеров. – 2022. – № 2(91). – С. 66–73.
  6. Далматов, Б.И. Воздействие морозного пучения грунтов на фундаменты сооружений / дис. … д-ра техн. наук / Б.И. Далматов. – 1955.
  7. Ажгихина, Т.К. Исследование влияния гранулометрического состава на пучинистость грунта / Т.К. Ажгихина // Геология в развивающемся мире. Материалы VIII науч.-практ. конф., – Пермь, 23-26 апреля 2015 г. – Пермь: Пермский гос. нац. исслед. ун-т, 2015. – С. 3–5.
  8. Голли, О.Р. Закономерности морозного пучения грунтов и их использование при проектировании фундаментов / О.Р. Голли // Известия Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники им. Б.Е. Веденеева. – 2003. – Т. 242. – С. 135–141.
  9. Абжалимов, Р.Ш. Лабораторные исследования зависимости морозного пучения грунта от давления в малогабаритной промышленной установке / Р.Ш. Абжалимов, Н.Н. Головко // Инженерная геология. – 2008. – № 4. – С. 30–35.
  10. Казанцева, П.А. Лабораторное исследование влияния плотности грунта на степень морозного пучения / П.А. Казанцева, С.А. Сазонова, А.Б. Пономарев // Геотехника. – 2016. – № 4. – С. 4–9.
  11. Шрамок, А.В. Характеристика процессов морозного пучения грунтов на территории Угутского месторождения (Тюменская область) / А.В. Шрамок. – Магистерская диссертация, Национальный исследовательский Томский политехнический университет. – 2023.
  12. Прибор для определения деформаций морозного пучения и водопроницаемости грунтов / С.П. Дорошенко, Г.Г. Болдырев, А.А. Коршунов, А.Л. Невзоров // Геотехника. – 2019. – Т. 11, № 4. – С. 18–28.
  13. Свидерских, А.В. Исследование различных типов грунта на морозное пучение при оптимальной влажности и его анализ / А.В. Свидерских // Педагогическое образование на Алтае. – 2014. – № 2. – С. 239–240.
  14. Поведение конструкций раскрепления котлована в зимних условиях / А.В. Бояринцев [и др.] // Construction and Geotechnics. – 2021. – Т. 12, № 4. – С. 37–53. doi: 10.15593/2224-9826/2021.4.03.
  15. Фаттоев, У.Б. Морозное пучение грунтов Юго-Востока Европейской части России (вдоль проектируемой трассы железной дороги Москва–Казань) / У.Б. Фаттоев, А.В. Брушков, А.В. Кошурников // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. – 2020. – № 4. – С. 48–59.
  16. Чернышева, И.А. Сравнение методов защиты от морозного пучения грунта / И.А. Чернышева, А.В. Мащенко // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. – 2016. – Т. 7, № 4. – С. 64–72.
  17. Соколова, О.В. К вопросу о влиянии условий промерзания на пучение крупно-обломочных грунтов с заполнителем / О.В. Соколова, В.С. Соколова // Инженерная геология. – 2022. – Т. 17, № 4. – С. 66–77. doi: 10.25296/1993-5056-2022-17-4-66-77.
  18. Алексеев, А.Г. Методика исследования давления, действующего на подпорные стены при промерзании-оттаивании грунта / А.Г. Алексеев // ОФМГ. – 2007. – №3. – С. 15–18.
  19. Алексеев, А.Г. Промерзание грунта в основании фундаментной плиты многоэтажного здания и его последствия/ А.Г. Алексеев // Промышленное и гражданское строительство. – 2018. – №4. – С. 37–43.

Statistics

Views

Abstract - 29

PDF (Russian) - 14

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2025 Boyarintsev A.V., Podolskaia P.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies