Транспортное строительство
на экспериментальных площадках заключается в стимулировании развития методов анализа и корректировки численных моделей .
Рис . 2 . Принципы взаимосвязи результатов лабораторных испытаний и геотехнических
Самой представительной базой в мире по наблюдению за осадками зданий организована ведущими российскими геотехниками из Санкт-Петербурга ( ГК « Геореконструкция »). По результатам наблюдений установлено , что метод послойного суммирования имеет погрешность около 30 % [ 5 ]. А последние данные для Исаакиевского собора , обобщающие большой накопленный опыт , свидетельствуют о его незатухающей во времени осадке ( так называемой вековой ), скорость которой составляет 0,7 мм / год [ 1 ]. В этом отношении показательным является пример аэропорта Кансай ( Япония ), территория которого ( размером 4 км на 1,2 км ) представляет собой намывное сооружение . Учитывая то , что будущий остров будет проседать , первоначально его насыпали на 30 метров над уровнем моря . За первые 5 лет искусственный остров просел на 8 метров , что намного превысило расчетные величины инженеров , планировавших это суперсооружение . Расчет был выполнен только на фильтрационную осадку , а ползучесть грунта учтена не была . В настоящее время осадка продолжается с меньшей интенсивностью ( менее 7 см в год ) [ 6 ].
Это реологические свойства грунтов , называемые ползучестью и описываемые вторичной консолидацией . Учет этой особенности в расчетах возможен в программах численного моделирования , но для этого необходимы соответствующие консолидационные испытания . В практике бывает так , что при имеющихся консолидационных испытаниях нет возможности использовать их в расчетах . Причина заключается в том , что испытания производятся при нагрузке , значительно отличающейся от расчетной ( от веса насыпи ).
Независимое развитие оборудования для испытаний грунтов способствовало тому , что их результаты интерпретируются различными методами – аналитическими , численными , по эмпирическим зависимостям ( например , испытания
сдвигомером-крыльчаткой базируются на теории предельного равновесия , а штамповые тесты – на теории пластичности ). Это приводит к получению отличающихся друг от друга результатов . Например , сравнение значений коэффициента недренированной прочности ( s = cu / σ ’ v ) по данным испытаний девятью лабораторными методами [ 4 ] показало , что минимальное значение ( 0,14 кПа ) было получено при тестировании на одноосное сжатие , а максимальное ( 0,34 кПа ) – при испытании на сжатие в условиях плоской деформации . Таким образом , был получен большой разброс важной величины , позволяющей определять устойчивость насыпей при быстрой отсыпке . Если же данные лабораторных испытаний сравнить с полевыми , расхождение результатов будет еще больше ( до 6 раз ) [ 4 ] ( рис . 3 ).
Стоит отметить , что понятие недренированной прочности включено в ГОСТ 12248-2010 как сопротивление недренированному сдвигу , однако использование этого показателя в практике расчетов затруднено в связи с недостаточным объемом информации о применимости . В действительности значение недренированной прочности , которое получают по результатам трехосных испытаний или при использовании крыльчатки , представляет собой прочность грунта при полном водонасыщении . Этот показатель применяется для проверки быстрого возведения насыпи , а трудности его восприятия связаны с устоявшейся в нашей стране теорией « плотности-влажности ».
Все это свидетельствует о насущной необходимости дальнейшего развития и совершенствования методов определения характеристик грунтов . И если в новейшей мировой геотехнической практике , вооруженной современными приборами и компьютерными программами и развиваемой ведущими мировыми специалистами , существуют такие недостатки , то что можно сказать о состоянии этого вопроса в нашей стране ? Для нас стало нормой принимать табличные значения . В лучшем случае проводятся компрессионные испытания , реже – тестирование в приборе одноплоскостного среза . Но даже в тех случаях , когда имеются результаты трехосных и консолидационных испытаний , при расчетах становится ясно , что сотрудники лабораторий при их проведении не имели представления о том , для чего они выполнялись , т . е . основная проблема заключается в отсутствии прямой связи между геологами и геотехниками ( проектировщиками-расчетчиками ).
Немаловажным является определение исходного природного состояния грунтового основания , которое может быть описано такими параметрами , как начальные коэффициент пористости е0 , эффективное напряжение σv0 , гидростатическое давление поровой воды U0 и коэффициент бокового давления К0 . Для этих целей рекомендуется использование таких малоприменимых мето-
Территория геотехники № 1 / 2016 9