Транспортное строительство
рактеристики более точно и полно. Таким образом, имеются все возможности для расчетов и проектирования сооружений, работа которых будет надежной и безопасной.
Двадцать первый век внес существенные изменения в развитие транспортной инфраструктуры. Рост скоростей, интенсивности движения, грузонапряженности требует соответствующего развития принципов проектирования. При этом в основе любого проектирования лежат результаты инженерных изысканий, качество которых напрямую влияет на точность расчетов, а следовательно, на безопасность эксплуатации сооружения. Можно привести большое количество примеров разрушения транспортных объектов, причиной которого стало низкое качество изыскательских работ.
В целом можно выделить две стадии инженерных изысканий, существенно влияющие на результаты проектирования( с точки зрения геотехники):( 1) получение данных о геологическом строении территории;( 2) определение характеристик грунта, необходимых для расчетов.
Получение данных о геологическом строении территории
Основным методом получения информации о том, что расположено ниже дневной поверхности, является бурение скважин. Этот способ позволяет достаточно точно определить геологическое строение, однако информация при этом является точечной. Дальнейшая обработка данных – интерполяция между скважинами – носит субъективный характер, что часто приводит к серьезным проблемам. Как правило, при расчетах приходится довольствоваться одной скважиной, пробуренной по оси сооружения, и экстраполировать результаты на всю ширину подошвы насыпи( а это может быть несколько десятков метров). Конечно, при этом не учитываются возможное наличие линз, выклинивание слоев слабых грунтов или другие особенности.
В современной практике транспортного строительства уже давно находят применение геофизические методы, к которым относятся малоглубинная сейсморазведка и георадиолокация( зондирование с использованием георадара). Эти методы позволяют получать полноценные разрезы с достаточным для проектирования количеством информации. При этом необходимо понимать, что опорные скважины все же необходимы. Основное различие двух методов заключается в том, что сейсморазведка требует дополнительное время на камеральную обработку результатов, а георадарное зондирование является экспресс-методом.
К преимуществам применения инженерной геофизики можно отнести:
• Сокращение объема буровых работ( когда по результатам геофизических исследований
разрез имеет однородное строение и бурение нескольких скважин через определенное расстояние друг от друга по нормам не требуется);
• Выявление « плохих » мест( на геофизических разрезах можно выявить аномальные области с отклонениями от однородности,- например, при использовании георадаров аномальные зоны соответствуют изменениям диэлектрической проницаемости грунтов, которая, в свою очередь, связана с изменениями влажности, приводящими к переменам в прочностных характеристиках, отвечающих за устойчивость и влияющих на деформации), что также дает экономию;
• Определение не круглоцилиндрических поверхностей скольжения сложных оползней.
Методы малоглубинной сейсморазведки позволяют осуществлять прогнозирование поведения искусственных земляных сооружений. Так, на основе распределения скоростей сейсмических волн, используя эмпирические зависимости, можно получить распределение прочностных характеристик в насыпях. Таким образом, можно прогнозировать вероятные сплывы откосов и другие « болезни » земляного полотна. Георадарное зондирование позволяет определять влажность песчаных грунтов в естественном залегании.
Получение характеристик грунта, необходимых для расчетов
После выполнения буровых работ производятся лабораторные испытания грунтов. Современные геотехнические программные комплексы используют для расчетов модели грунтов, которые позволяют максимально реалистично описать их поведение при нагружении и разгрузке. Это позволяет рассчитывать устойчивость и осадки насыпей без искусственного разделения основания на зоны по характеру деформаций( по оси – трехосное сжатие, под откосной частью – простой сдвиг, за пределами подошвы – трехосное расширение). Однако для применения современных программных продуктов необходимо использовать новейшие достижения механики грунтов и приборы для лабораторных и полевых исследований( рис. 2).
В последнее время значительное развитие получили методы полевых испытаний, позволяющие путем погружения зондов и приборов получать необходимые геотехнические параметры на месте. Кроме того, в мировой практике для грунтов, характеризующихся сложным поведением, принято устраивать экспериментальные площадки. Наблюдения, измерения и моделирование грунтов на таких площадках ведутся на протяжении более пятидесяти лет, а их результаты представляют большую практическую и научную ценность. Стоит сказать, что в геотехнике сегодня не существует универсального подхода к интерпретации лабораторных и полевых данных для оценки несущей способности сооружений на слабых грунтах. Однако несомненная польза от наблюдений
8 Территория геотехники № 1 / 2016