Александр Михайлович Караулов, доктор технических наук, профессор кафедры «Геотехника, тоннели и метрополитены»
Новосибирск, Россия
Alexander M. Karaulov – Doctor of Engineering, Professor of the Geotechnics, Tunnels and Subways Department
Константин Валерьевич Королев, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Геотехника, тоннели и метрополитены»
Новосибирск, Россия
Konstantin V. Korolev – Doctor of Engineering, Professor, Head of the Geotechnics, Tunnels and Subways Department
Максим Витальевич Шохирев, кандидат технических наук, инженер-проектировщик 1 категории
Новосибирск, Россия
Maxim V. Shokhirev – Candidate of Engineering, Design engineer 1 category
Борис Дмитриевич Просяников, старший преподаватель кафедры «Здания, строительные конструкции и материалы»
Новосибирск, Россия
Boris D. Prosyanikov – Senior Lecturer of the Buildings, Construction Structures and Materials Department
Применение вычислительных программных комплексов является перспективным направлением в области проектирования фундаментной части зданий и сооружений. Конечно-элементное моделирование деформаций основания от проектной нагрузки позволяет учесть неоднородность грунтового массива, специфические свойства грунта и различные режимы нагружения. При этом проектировщики располагают также приближенными аналитическими методиками расчета, такими как метод послойного суммирования, включенными в нормативные документы. Комплексное использование результатов численных и аналитических расчетов позволяет принимать обоснованные решения. Совершенно иная ситуация имеет место в области прогноза несущей способности грунтовых оснований. С использованием современных упругопластических моделей грунта в рамках метода конечных элементов устанавливается процесс развития зон пластического деформирования в основании при увеличении нагрузки. Однако результаты моделирования критической области разрушения основания отличаются неустойчивостью. И, главное, отсутствует критерий разрушения основания как по развитию области пластических деформаций, так и по характеру графика осадка – нагрузка. Более уверенные результаты дает метод предельного анализа. Однако, поскольку он появился не так давно, то требует длительной верификации. Поэтому совершенствование аналитических методов расчета несущей способности оснований является попрежнему актуальной задачей на сегодняшний день. Теоретической базой определения разрушающей нагрузки служит статический метод теории предельного равновесия грунтов. К настоящему времени широкое применение нашли апробированные методы определения несущей способности однородных оснований в стабилизированном состоянии и рекомендации по учету нестабилизированного состояния. Следующий этап – это учет неоднородности основания. Для начального случая двухслойного основания в стабилизированном состоянии недавно был предложен специальный метод расчета несущей способности, основанный на комплексном использовании решений статики сыпучей среды и методе логарифмической спирали. Дальнейшее совершенствование заключается в учете нестабилизированного состояния, т. е. получении решения для двухслойного основания, сложенного консолидирующимися грунтами. Такое решение, которому и посвящена настоящая статья, можно получить с использованием теории мгновенной прочности и статического решения о несущей способности однородного консолидирующегося основания.
The use of computational software packages is a promising area in the design of foundations for buildings and structures. Finite element modeling of foundation deformations under the design load allows for consideration of soil mass heterogeneity, specific soil properties, and various loading conditions. Designers also have access to approximate analytical calculation methods, such as the layer-by-layer summation method, included in regulatory documents. The integrated use of numerical and analytical calculation results enables informed decision-making. A completely different situation exists in predicting the bearing capacity of soil foundations. Using modern elastic-plastic soil models within the finite element method, the development of plastic deformation zones in the foundation is determined with increasing load. However, the results of modeling the critical failure zone of the foundation are unstable. Most importantly, there is no criterion for foundation failure based on either the development of the plastic deformation zone or the nature of the load-settlement curve. The limit analysis method yields more reliable results. However, having only recently emerged, it requires extensive verification. Therefore, improving analytical methods for calculating the bearing capacity of foundations remains a pressing issue today. The theoretical basis for determining the failure load is the static method of the theory of limit equilibrium of soils. Currently, proven methods for determining the bearing capacity of homogeneous foundations in a stabilized state and recommendations for accounting for the unstabilized state have found widespread application. The next step is to account for the heterogeneity of the foundation. For the initial case of a two-layer foundation in a stabilized state, a special method for calculating the bearing capacity was recently proposed, based on the integrated use of bulk media statics solutions and the logarithmic spiral method. Further improvement involves accounting for the unstabilized state, i.e., obtaining a solution for a two-layer foundation composed of consolidating soils. Such a solution, which is the subject of this article, can be obtained using the theory of instantaneous strength and a static solution for the bearing capacity of a homogeneous consolidating foundation.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.