Construction and Geotechnics

Рассматриваются методы определения параметра расчетного сопротивления грунта основания R для фундаментов мелкого заложения реконструируемых (восстанавливаемых) зданий, устроенных на песчаных и глинистых грунтах. Установлено, что при длительной эксплуатации зданий и сооружений такие грунты уплотняются, а свойства их обычно улучшаются. Для условий реконструкции и восстановления зданий параметр R принято называть расчетным сопротивлением уплотненного грунта основания R уп. Авторами проанализированы известные методы определения параметра R уп, опубликованные в трудах отечественных ученых за последние 50 лет (с 1971 г.). Из числа рассмотренных наиболее эффективным является инженерный метод (1997), учитывающий не только улучшение свойств грунтов под подошвой фундаментов, но и их ослабление (ухудшение), вызванное обводнением этих грунтов в период эксплуатации зданий. Этот метод определения R уп базируется на рекомендациях расчета параметра R по СП 22.13330.2016, в который вносятся дополнения, учитывающие изменения указанных выше характеристик грунтов. Область применения метода распространяется на глины, суглинки и супеси от твердой до текучепластичной (пластичной) консистенции. Для проектирования фундаментов мелкого заложения в различных случаях реконструкции и восстановления зданий на песчаных и глинистых грунтах необходимо вести дальнейшее развитие методов определения параметра R уп .

Выполнена сравнительная оценка несущей способности стальной сваи-оболочки большой длины при погружении в условиях глубокого залегания плотных грунтов на примере Крымского моста. Грунтовая колонка представлена шестью слоями грунта, из которых только последний шестой слой, расположенный на глубине 62 м, обладает высокой несущей способностью. Рассмотрены три расчетные схемы, учитывающие сопротивление грунта по внешней боковой поверхности и под нижним концом сваи, по внешней и внутренней боковым поверхностям сваи, а также по внешней боковой поверхности и под нижним концом сваи с учетом грунтового ядра и эффекта самозапирания. Результаты расчета несущей способности стальной сваи-оболочки по каждой из расчетных схем представлены в табличном и графическом виде. Сделаны выводы о характере изменения сил сопротивления грунта с глубиной погружения сваи как по внешней, так и по внутренней ее боковым поверхностям, а также под ее нижним концом. Установлена глубина, на которой начинается формирование грунтового ядра, а также глубины, в пределах которых происходит уплотнение и самозапирание грунта внутри полости сваи. При этом свая начинает работать как свая с закрытым нижним концом, и дальнейшее увеличение ее несущей способности происходит за счет сил трения грунта по внешней боковой поверхности. Проведено сравнение вычисленных по каждой из трех расчетных схем значений несущей способности с частным значением предельного сопротивления по данным погружения при фактических (измеренных) остаточных отказах по результатам полевых испытаний динамической нагрузкой.

Целью исследования является постановка и решение задачи распределения внешней нагрузки между сваями с уширением и низким ростверком в составе ленточного фундамента в плоской постановке и сравнение полученных результатов с данными экспериментов. В качестве исходных расчетных моделей приняты расчетная модель Фламана (плоская задача) и Буссинеска (пространственная задача) о силе, приложенной на поверхности, и решение Мелана о силе, приложенной внутри грунтового полупространства. В результате решения поставленной задачи предложен аналитический метод расчета, который с достаточной для практических целей точностью позволяет определить несущую способность фундамента на сваях с уширением и оценить распределение нагрузки между сваями и ростверком в составе ленточного фундамента. Предложенный подход к решению задачи о распределении нагрузки между ростверком и сваями с уширением имеет важное значение для проектирования ленточных фундаментов.

Приведен успешный мировой опыт существования профессиональных сообществ, рассмотрены базовые принципы деятельности таких сообществ, как ASCE (Американское общество гражданских инженеров) и BGA (Британская геотехническая ассоциация). Успешность этих сообществ подтверждается тем, что ASCE объединяет мировое сообщество инженеров с 1852 г., насчитывая более 150 000 членов. BGA действует с 1949 г., насчитывая более 60 коллективных членов, ведущих геотехнических организаций Великобритании. Приведены преимущества членства в указанных обществах как для профессиональных инженеров, так и для студентов, среди которых: быстрый карьерный рост, поддерживаемый сообществом; живое участие в жизни общества, исходя из индивидуальной и общественной пользы; установление личных контактов и получение информации из первых рук по интересующим темам; большие льготы или бесплатное членство для студентов; наличие большого количества мероприятий проводимых под эгидой ASCE и BGA и пр.

Фосфогипс представляет собой многотоннажный отход, получаемый связыванием кальция в процессе сернокислотного разложения фосфатного сырья при получении экстракционной фосфорной кислоты в производстве фосфорных удобрений. В статье представлены результаты комплексных лабораторных исследований более чем 500 образцов полугидрата и дигидрата сульфата кальция. Дигидрат сульфата кальция (СаSО4·2Н2О) - твердое мелкокристаллическое вещество белого или серого цвета с включением крупных агрегатов. Деформационные, прочностные свойства и водопроницаемость дигидрата сульфата кальция определялись на специально приготовленных образцах с коэффициентом уплотнения 0,95; 0,90 и 0,80 методами, применяемыми при проведении инженерно-геологических изысканий. Угол внутреннего трения, удельное сцепление и коэффициент фильтрации дигидрата сульфата кальция имеют значения, характерные для песков пылеватых и супесей, а характеристики сжимаемости из-за растворимости частиц существенно хуже. Этому материалу свойственны просадочность и суффозионная осадка, характерные для карбонатных пород (доломит, известняк). Полугидрат сульфата кальция (СаSО4·0,5Н2О) - рыхлая землистая масса белого или серого цвета, по мере протекания процесса гидратации и появления цементационных связей превращается в полускальный техногенный грунт низкой прочности. Характеристики полугидрата сульфата кальция определялись на образцах ненарушенной структуры, отобранных из отвала через один и шесть месяцев, год, пять и 10 лет после складирования. Характеристики полугидрата сульфата кальция сопоставимы со строительными гипсовыми материалами из низших марок. В качестве грунтового материала возможно применение лишь дигидрата сульфата кальция при условии осуществления водозащитных мероприятий и нейтрализации содержащихся в нем кислот, применение полугидрата сульфата кальция существенно ограничено временем его схватывания.

Приведено сопоставление результатов вычислений положения, размеров и формы областей пластических деформаций, проведенных на основе использования условия пластичности Кулона и решения упругопластической задачи и смешанной задачи теории упругости и теории пластичности грунта, в результате которых, кроме прочего, построены графики зависимости глубины развития пластических зон от величины интенсивности внешнего воздействия. Вычисления выполнены при трех значениях коэффициента бокового давления грунта xо = 0,37; 0,54; 0,72 для равномерной полосовой нагрузки (штамп отсутствует) и для абсолютно жесткого штампа при условии полного прилипания и при условии отсутствия трения по контакту «грунт - штамп». В результате установлено, что пластические области, соответствующие «кулоновскому» решению, существенным образом отличаются от аналогичных областей, построенных на основе упругопластических (смешанных) решений. Их размеры при одинаковых интенсивностях нагрузки больше, скорость развития вглубь основания при росте нагрузки выше, чем у альтернативных, а при достижении последней предельно допустимого значения они смыкаются под штампом и образуют единую серповидную область. Для «кулоновских» пластических областей их форма и скорость развития вглубь основания на начальных этапах нагружения достаточно сильно зависят от величины коэффициента бокового давления грунта. В случае «смешанного» решения «скорость» этого процесса практически не зависит от величины xо. Если в качестве критерия определения предельно допустимого значения интенсивности внешнего воздействия использовать условие смыкания пластических областей в основании под нагрузкой, то у «кулоновских» областей это значение будет существенно ниже, чем у альтернативных, при всех рассмотренных значениях коэффициента бокового давления грунта.