мы можем подготовить востребованных специалистов
Политех – это пространство творчества, где рождаются личности
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Все записи
текст

Фундамент без воды. Ученые Пермского Политеха определили, как вода влияет на прочность грунтов

В России, особенно в районах Сибири и Урала, широко распространены элювиальные (выветрившиеся) глинистые и песчанистые грунты. Их размягчение при насыщении водой приводит к неравномерным оседаниям фундаментов, потере устойчивости склонов, провалам шахт и протечкам плотин. Ученые Пермского Политеха совместно с Санкт-Петербургским горным университетом исследовали механические характеристики таких грунтов при водонасыщении. Их учет при проектировании фундаментов зданий позволит сократить аварийные ситуации.
Фундамент без воды. Ученые Пермского Политеха определили, как вода влияет на прочность грунтов

Элювиальные твердые глины и песчаники неоднородны по своему составу. Они содержат элементы различной плотности и прочности, а пространство между ними заполнено пылевато-глинистой массой. Когда вода впитывается в грунт, эти цементирующие связи разрушаются и возрастает его пористость. При этом изначальная плотная структура не восстанавливается даже после высыхания. Поэтому водонасыщение и размягчение таких грунтов негативно влияет на их прочность.

Поскольку элювиальные твердые глины и песчаники часто становятся основой для закладывания фундамента, ухудшение их механических свойств может привести к потере устойчивости построек, оседаниям и провалам конструкций. Решить проблему поможет исследование ученых Пермского Политеха. Они совместно со специалистами Санкт-Петербургского горного университета провели эксперименты, чтобы выяснить, как меняются характеристики грунтов при водонасыщении.

Эксперты подготовили образцы, каждый из которых испытывали на устойчивость к вертикальным сжимающим нагрузкам, компрессионное сжатие, а также одноплоскостной срез для проверки сцепления и угла внутреннего трения. Эти характеристики имитируют давление фундамента здания, а показатели, которые получают в результате, позволяют правильно рассчитать давление, которое может выдержать грунт в основании сооружений.

– Эксперименты показали, что водонасыщение элювиальных глинистых и песчаных грунтов значительно снижает их прочностные и деформационные свойства. Замачивание образцов приводило к тому, что, например, глина теряла прочность и устойчивость к вертикальным сжимающим нагрузкам на 50-70%, а песчаник – на 40-90%. Угол внутреннего трения снизился на 28% и 23%, а удельное сцепление – на 29% и 33%, – рассказывает Евгения Акбулякова, доцент кафедры «Строительное производство и геотехника» ПНИПУ, кандидат технических наук.

На основании этих данных при проектировании фундаментов ученые Пермского Политеха и Санкт-Петербургского горного университета рекомендуют предусматривать защиту элювиальных грунтов на время вскрытия котлована, применять водозащитные мероприятия и оставлять в выработке грунтовый слой от 5 до 20 см – так называемый «недобор». Важно также не допускать длительных перерывов от нескольких месяцев и более при производстве земляных работ.

Исследование ученых позволяет учитывать изменения в механических характеристиках грунтов после водонасыщения, что, в свою очередь, поможет избежать аварийных ситуаций, снизить затраты на усиление грунтов в основании фундамента, а также повысить надежность и долговечность возводимых зданий.

Статья опубликована в журнале «Soil Mechanics and Foundation Engineering», №4, 2024.

Фото: пресс-служба ПНИПУ

Наука

Машины и Механизмы
Всего 0 комментариев
Комментарии

Рекомендуем

OK OK OK OK OK OK OK