Оценка влияния карстового провала на конструкции малоэтажного здания

Аннотация


Целью исследования являлось определение напряженно-деформированного состояния конструкций малоэтажного здания при образовании карстовой воронки под колоннами и столбчатыми фундаментами. Для достижения поставленной цели авторами были решены следующие задачи: 1) выполнен обзор изученности вопроса; 2) выполнен вариантный расчет напряженно-деформированного состояния каркаса при образовании карстовой воронки под колоннами; 3) проанализированы полученные результаты, сформулированы выводы по работе. Объектом изучения являлось трехэтажное здание котельной. Карстующиеся породы в основании фундамента здания – известняк с прослоями доломита. Средний диаметр карстовой воронки на изучаемой территории составляет 2,27 м. Проведение натурных экспериментов с формированием карстового провала не представляется возможным, поэтому данная задача была решена с использованием численных методов. Большое внимание уделяется вариантному расчету в программном комплексе «ЛИРА» по моделированию образования карстовых воронок под колоннами и исключению из работы колонн вследствие провала грунта под подколонником. Расчет показал, что при различных вариантах расположения карстовой воронки возникает перераспределение усилий в конструкциях здания и аварийного обрушения не происходит. При этом нагрузки распределяются на соседние элементы каркаса, а для исключения разрушения каркаса здания предусмотрены подстропильные фермы. Конструкции фундамента исследуемого здания при 30 вариантах расположения карстовой воронки диаметром 2,27 м способны воспринять действующие на них нагрузки и обеспечить безопасную эксплуатацию рассматриваемого сооружения. Самым неблагоприятным местом расположения карстовой воронки будет являться колонна в осях «7/А», потому что внутренние и внешние нагрузки на данном участке максимальны. Статья представляет интерес для проектировщиков, инженеров-геотехников, строителей

Полный текст

2

Об авторах

Е. Н Акбулякова

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

В. С Нефедов

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Список литературы

  1. Numerical investigation on the mechanical behaviour of karst sinkholes / M.H. Soliman, R. Shamet, Y.J. Kim, H. Youn, B.H. Nam // Environmental Geotechnics. – 2019. – Vol. 8, iss. 6. – P. 367–381. doi: 10.1680/jenge.18.00063
  2. Sinkhole stability chart for geotechnical investigation / K. Park, M. Soliman, Y.J. Kim, B.H. Nam // Transportation Geotechnics. – 2024. – Vol. 45. doi: 10.1016/j.trgeo.2024.101191
  3. A multi-geophysical approach to assess potential sinkholes in an urban area / R. Liu, H. Sun, J. Qin, Z. Zheng // Engineering Geology. – 2023. – Vol. 318. doi: 10.1016/j.enggeo.2023.107100
  4. Evaluation of groundwater flow through a high rockfill dam foundation in karst area in response to reservoir impoundment / Y.F. Chen, J. Yuan, G. Wang, J. Xu, R. Hu, Zh.Yang // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. – 2022. – Vol. 160. doi: 10.1016/j.ijrmms.2022.105268
  5. Кочев, А.Д. Изучение механизма образования карстово-суффозионных воронок в г. Москве / А.Д. Кочев // Инженерная геология. – 2021. – Т. ХVI, № 4. – С. 34–45. doi: 10.25296/1993-5056-2021-16-4-34-45
  6. Шарапов, Р.В. Показатели наблюдения и оценки карстовых процессов / Р.В. Шарапов // Машиностроение и безопасность жизнедеятельности. – 2013. – № 1. – С. 28–34.
  7. Bearing behavior of rock socketed pile in limestone stratum embedded with a karst cavity beneath pile tip / G. Han, H. Zhang, Zh. Wang, Y. Wang, N. Geng, P. Guo, X. Li, Y. Zhao, H. Lin, Y. Wang // Case Studies in Construction Materials. – 2023. – Vol. 18. DOI: 10.1016/ j.cscm.2023.e02203
  8. Performance of a deep excavation and the influence on adjacent piles: A case history in karst region covered by clay and sand / Y. Yang, C. Chen, Ch. Liu, L. Huang, W. Chen, N. Lin, J. Cui, W. Xie // Underground Space. – 2023. – Vol. 8. doi: 10.1016/j.undsp.2022.03.004
  9. Intelligent analysis method for the global vertical displacement field of foundation pits in dense karst cave areas / J. Liao, Ch. Lin, Ch. Lan, Y. Wu, Zh. Liu, C. Zhou // Engineering Applications of Artificial Intelligence. – 2024. – Vol. 137, Part B. doi: 10.1016/j.engappai.2024.109178
  10. A system for inspecting karst voids during construction of cast-in-place pile foundations / L. Liu, Zh. Shi, Sh. Li, M. Peng, F. Tao // Engineering Geology. – 2023. – Vol. 320. doi: 10.1016/j.enggeo.2023.107124
  11. Detection of karst voids at pile foundation by full-waveform inversion of single borehole sonic data / L. Liu, Zh. Shi, G.P. Tsoflias, M. Peng, Y. Wang // Soil Dynamics and Earthquake Engineering. – 2022. – Vol. 152. doi: 10.1016/j.soildyn.2021.107048
  12. Результаты экспериментальных исследований взаимодействия моделей перекрестно-балочного фундамента и наклонного основания при влиянии карстово-обвальных процессов / C.И. Евтушенко, Е.В. Зеленин, Б.Ю. Барыкин, А.Б. Барыкин // Construction and Geotechnics. – 2024. – Т. 15, № 3. – C. 26–41. doi: 10.15593/2224-9826/2024.3.03
  13. Тер-Мартиросян, А.З. Оценка влияния карстово-суффозионных процессов на здания и сооружения различного назначения / А.З. Тер-Мартиросян, Г.О. Анжело, Ю.В. Ванина // Промышленное и гражданское строительство. – 2024. – № 9. – С. 34–40. doi: 10.33622/0869-7019.2024.09.34-40
  14. Вайнштейн, М.С. Расчеты многоэтажных жилых зданий для строительства в Москве с учетом потенциальной опасности проявления карстовых процессов / М.С. Вайнштейн // Промышленное и гражданское строительство. – 2013. – № 5. – С. 47–49.
  15. Золотозубов, Д.Г. Расчеты армированных грунтовых оснований при возникновении карстовых провалов / Д.Г. Золотозубов, А.Б. Пономарев // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. – 2010. – № 18(37). – С. 19–22.
  16. Барыкин, А.Б. Разработка методики расчета перекрестно-балочного фундамента на наклонном основании, осложненного карстово-провальными процессами / А.Б. Барыкин, Б.Ю. Барыкин, Е.В. Зеленин // Вестник МГСУ. – 2024. – Т. 19, № 9. – С. 1494–1504. doi: 10.22227/1997-0935.2024.9.1494-1504
  17. Готман, А.Л. Метод расчета свайных ленточных фундаментов при образовании карстового провала / А.Л. Готман, Р.Н. Магзумов // Вестник МГТУ. – 2014. – № 2. – С. 74–83.
  18. Лодыгина, Н.Д. Расчет свайных фундаментов на прочность и устойчивость с учетом карстовых процессов / Н.Д. Лодыгина // Машиностроение и безопасность жизнедеятельности. – 2016. – № 1(27). – С. 14–18.
  19. Егерева, Э.Н. Расчет несущей способности фундамента на закарстованной территории / Э.Н. Егерева, В.А. Кирпичникова // Промышленное и гражданское строительство. – 2023. – № 1. – С. 51–57. doi: 10.33622/0869-7019.2023.01.51-57
  20. Влияние способа моделирования свайного фундамента на напряженно-деформированное состояние каркаса здания сложной геометрической формы / Э.К. Агаханов, Г.М. Кравченко, Е.В. Труфанова, М.К. Агаханов // Системные технологии. – 2023. – № 1(46). – С. 131–139. doi: 10.55287/22275398_2023_1_131.

Статистика

Просмотры

Аннотация - 189

PDF (Russian) - 29

Ссылки

  • Ссылки не определены.

© Акбулякова Е.Н., Нефедов В.С., 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах