Construction and Geotechnics

В настоящее время проекты в области строительства все более усложняются и модернизируется, приобретая новые стандарты качества, что обусловлено ростом отрасли и применением новых информационных технологий. Удовлетворить современные требования, включая обеспечение надежности и безопасности, становится возможным благодаря использованию новейших программных инструментов для осуществления таких процессов, как моделирование и оптимизация конструкций. Программные продукты дают возможность инженерам и архитекторам проектировать инновационные конструкции, отвечающие последним конструкционным требованиям надежности, безопасности, а также экономической эффективности. Новые технологии и методы анализа позволяют проводить более детальное моделирование поведения конструкций с учетом разнообразных условий эксплуатации. Генетические алгоритмы и искусственный интеллект становятся ключевыми инструментами для оптимизации конструкций с использованием методов строительной механики. Исследования в области проектирования конструкций играют немаловажную роль, содействуя развитию строительной механики в целом, учитывая надежность, безопасность проектов, развитию индустрии и соблюдению стандартов качества. Программные технологии являются неотъемлемой частью современной строительной механики, предоставляя инженерам мощные средства для анализа и расчета строительных конструкций. Преимущество программных технологий заключается в повышении производительности, снижении количества ошибок и коллизий. Современные информационные технологии позволяют инженерам повышать качество расчетного обоснования проектных решений, снижать материалоемкость строительного объекта, снижать сроки проектов и затраты на них. В работе рассмотрен метод конечных элементов, представлен обзор программ компьютерного моделирования, разработанных для расчета и проектирования конструкций в сфере строительной механики. Продемонстрированы результаты исследования по использованию генетических алгоритмов и искусственного интеллекта и приведены особенности работы данных технологий.

Для изоляции подземных сооружений, создания защитных экранов в гидротехнических сооружениях и на накопителях отходов с успехом применяются песчано-бентонитовые смеси, которым в отличие от природных глинистых грунтов присущи однородность состава, удобоукладываемость, высокие деформационно-прочностные характеристики, отсутствие усадки и др. Смеси готовят, как правило, из сухих ингредиентов. Целью настоящих исследований было изучение возможности приготовления и определение свойств смесей песков с сапонитсодержащей суспензией - отходом обогащения алмазоносной руды из пруда - отстойника хвостохранилища одного из предприятий Архангельской области. Сапонит - глинистый минерал, относящийся к той же группе, что и монтмориллонит, преобладающий в составе бентонита. Для приготовления смесей были использованы четыре типа песков различного состава и генезиса. Исследованные смеси по водопроницаемости оказались практически идентичными песчано-бентонитовым смесям, так, например, внесение 16 % сапонитсодержащих отходов обеспечило снижение коэффициента фильтрации песков до (1,2…15,3) ·10-5, а 24 % - до (0,4…2,0) ·10-5 м/сут. Получены экспериментальные зависимости коэффициента фильтрации k от эффективной или свободной пористости ne и степени блокировки пор в песчаной матрице δ. Первую величину находят, исключив из объёма пор объём воды, сорбированной высокодисперсной глиной и содержащимися в песке пылевато-глинистыми частицами, а вторую - как отношение объёма глинистых, пылеватых частиц и сорбированной ими влаги к объёму пор между частицами песка. Применение исследованных смесей, например, для устройства экранов на накопителях промышленных и бытовых отходов позволит существенно сократить затраты за счет использования промышленных отходов и песков из местных карьеров, а также отсутствия необходимости предварительной сушки материалов.

Рассмотрена проблема влияния водонасыщения на значения прочностных характеристик элювиальных аргиллитоподобных глин и песчаников. При водонасыщении таких грунтов может наблюдаться значительное ухудшение их прочностных свойств. Это осложняет процесс устройства фундаментов на таких основаниях. Целью данной работы является сравнительный анализ значений прочностных характеристик аргиллитоподобных глин и песчаников г. Перми при природной влажности и в полностью водонасыщенном состоянии. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: 1) выполнен анализ изученности вопроса; 2) разработана методика лабораторных испытаний; 3) обработаны результаты лабораторных испытаний и выполнено их сравнение с имеющимися данными испытаний на полевой срез; 4) сформулированы выводы по исследованию. По результатам лабораторных испытаний на одноплоскостной срез для водонасыщенных аргиллитоподобных глин было выявлено снижение угла внутреннего трения на 28 %, для песчаников - на 23 %. Снижение значений удельного сцепления в результате водонасыщения для аргиллитоподобной глины составило 29 %, для песчаника - 33 %. По архивным данным полевых испытаний целиков аргиллитоподобной глины на срез угол внутреннего трения снизился на 24,2 %, а удельное сцепление снизилось на 65,4 %. Результаты полевых и лабораторных испытаний показали существенное снижение значений прочностных характеристик аргиллитоподобных глин и песчаников при насыщении водой. Авторы рекомендуют выполнять расчеты фундаментов на сильновыветрелых аргиллитоподобных глинах и песчаниках г. Перми с учетом возможного ухудшения строительных свойств данных грунтов. Оценка устойчивости склонов, сложенных выветрелыми аргиллитоподобными глинами и песчаниками, требует комплексного подхода и учета возможного изменения свойств данных грунтов при водонасыщении.