Определение начальной несущей способности двухслойных консолидирующихся оснований ленточных фундаментов

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. 

1. Караулов А. М., Королев К. В., Шохирев М. В. Оценка несущей способности двухслойных грунтовых оснований // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2020. № 11 (743). С. 18–27.

2. Королев К. В. Несущая способность оснований в стабилизированном и нестабилизированном состоянии. Москва : УМЦ ЖДТ, 2017. 279 с.

3. Королев К. В., Караулов А. М. Механика грунтов. Т. 1, 2. Москва : УМЦ ЖДТ, 2022. 400 с.

4. Терцаги К. Теория механики грунтов. Москва : Госстройиздат, 1961. 507 с.

5. Флорин В. А. Основы механики грунтов. Т. 1, 2. Москва ; Ленинград : Госстройиздат, 1961. 544 с.

6. Соловьев Ю. И., Смолин Ю. П. Мгновенная прочность консолидирующихся грунтов // Известия вузов. Строительство и архитектура. 1976. № 9. С. 41–48.

7. Соловьев Ю. И. Жестко- и упругопластический анализ устойчивости и напряженно-деформированного состояния грунтов : автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Москва, 1989. 42 с.

8. Хуан Я. Х. Устойчивость земляных откосов. Москва : Стройиздат, 1988. 240 с.

9. Костэ Ж., Санглера Г. Механика грунтов. Москва : Стройиздат, 1981. 456 с.

10. Шохирев М. В., Караулов А. М., Королев К. В. Расчет несущей способности двухслойного грунтового основания для наклонной нагрузки // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2023. № 6. С. 2–6.