Прокопов Альберт Юрьевич, заведующий кафедрой «Инженерная геология, основания и фундаменты», доктор технических наук, профессор
344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Albert Yu. Prokopov, Dr.Sci.(Engineering), Professor, Head of the Engineering Geology, Bases and Foundations Department
1, Gagarin Sq., Rostov-on-Don, 344003
Сычев Илья Владимирович, старший преподаватель кафедры «Инженерная геология, основания и фундаменты»
344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Ilya V. Sychev, Senior Lecturer of the Engineering Geology, Bases and Foundations Department
1, Gagarin Sq., Rostov-on-Don, 344003
Рязанцева Анастасия Владимировна, магистрант кафедры «Инженерная геология, основания и фундаменты»
344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Anastasiya V. Ryazantseva, Master Student of the Engineering Geology, Bases and Foundations Department
1, Gagarin Sq., Rostov-on-Don, 344003
Введение. Широко распространенные на Юге России просадочные грунты создают ряд проблем и опасностей, связанных с высокой вероятностью возникновения просадок оснований фундаментов в случае превышения начальной просадочной влажности и начального просадочного давления. Учет данного фактора очень важен на всех стадиях жизненного цикла здания или сооружения, особенно на этапе проектирования, когда должны быть разработаны научно обоснованные конструктивные и технологические решения, обеспечивающие надежную эксплуатацию объектов в рассматриваемых сложных инженерно-геологических условиях. В настоящей статье выполнен анализ действующих федеральных и территориальных нормативно-технических документов в области проектирования зданий и сооружений на просадочных грунтах; на основе численного эксперимента показана некорректность результатов, получаемых в ряде случаев по нормативным методикам; предложен новый метод расчета, основанный на определении модуля деформации закрепленного грунтового основания по данным штамповых испытаний и геотехнического мониторинга.
Материалы и методы. В исследовании проводились: – анализ существующих подходов и методов к проектированию оснований и фундаментов в условиях просадочных грунтов;
– численные эксперименты, включающие расчеты по нормативным методикам с вариацией исходных данных как по начальным характеристикам грунтов, так и по технологическим параметрам закрепления, и статистическую обработку их результатов;
– анализ результатов ранее выполнявшегося авторами геотехнического мониторинга зданий, построенных на закрепленных грунтах, и экспериментальных исследований деформационных свойств с применением запатентованного устройства;
– определение основных факторов, влияющих на проектные решения по усилению грунтового основания и фундаментов здания, воспринимающих сложный комплекс эксплуатационных нагрузок и установление новой зависимости модуля деформации закрепленного грунта от его начального модуля деформации и процента армирования.
Результаты исследования. Установлено, что существующие методики расчета закрепленных оснований не обеспечивают достаточную точность для определения прогнозируемых осадок зданий и сооружений, и полученные расчетные значения не всегда соответствуют фактически возникающим деформациям оснований и фундаментов. Установлена зависимость модуля деформации закрепленного грунтового основания от начального модуля деформации грунта и процента его армирования цементно-песчаным раствором. Разработан новый метод расчета, основанный на определении модуля деформации закрепленного грунтового основания по данным штамповых испытаний с применением запатентованного устройства и геотехнического мониторинга.
Обсуждение и заключение. Установлено, что модуль деформации закрепленного методом цементации грунтового массива нелинейно зависит от процента армирования грунта цементно-песчаным раствором и начального модуля деформации грунта, при этом указанная зависимость описывается уравнением поверхности второго порядка общего вида. Рекомендовано использовать полученные зависимости при проектировании технологических параметров закрепления в условиях просадочных грунтов Ростовской области.
Introduction. The subsiding soils, which are widely spread in the south of Russia, create a number of problems and hazards due to the high probability of subfoundations subsidence in case of exceeding the values of initial soil moisture and initial pressure for subsidence. This is an important phenomenon to be considered at all life cycle stages of a building or structure, especially at the stage of design, when the scientifically justified design and technological solutions must be developed to ensure the reliable operation of facilities in the complicated engineering and geological conditions being studied hereby. The present article analyses the acting federal and regional regulatory and technical documentation in the field of buildings and structures design on the subsiding soils. Based on the numerical experiment, the incorrectness of the results sometimes received upon following the normative methodology is shown. A new calculating methodology based on determining the stabilised subfoudation soil deformation modulus according to the plate load tests and geotechnical monitoring data is proposed.
Materials and Methods. The research comprised:
– analysis of the existing approaches and methodologies for the subfoundations and foundations design on the subsiding soils;
– numerical experiments, including calculations according to the normative methodology, which implied variation of the original data of both the initial properties of soils and technological parameters of stabilisation, as well as statistical processing of the results;
– analysis of the carried out earlier by the authors geotechnical monitoring results of the buildings built on the stabilized soils and experimental study of the deformation properties using a patented device;
– determining the main factors having influence on the design solutions for the subfoudation soils and building foundations strengthening under a complicated set of operational loads and establishing a new dependence of the stabilised soil deformation modulus on the initial soil deformation modulus and percentage of soil reinforcement.
Research results. It has been established that the existing methodologies for calculating the stabilised subfoudation soils are not enough precise for determining the forecastable subsidence of buildings and structures, and the obtained design values do not always correspond to the factual deformations of subfoundations and foundations. The dependence of the stabilised subfoudation soil deformation modulus on the initial soil deformation modulus and percentage of soil reinforcement with the cement-sand mortar has been traced. A new calculating methodology has been developed based on determining the stabilised subgrade soil deformation modulus according to the data of the plate load tests using a patented device and geotechnical monitoring.
Discussion and conclusion. It has been established that the deformation modulus of the soil mass stabilised by the cementation method depends non-linearly on percentage of soil reinforcement with the cement-sand mortar and the initial soil deformation modulus, and this dependence is described by a second-order surface equation of a general form. It is recommended to apply the discovered dependencies for designing the technological parameters of the subsiding soils stabilisation in the Rostov region conditions.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.