Оценка изменения влажности основания (склона, откоса) за счет неустановившейся фильтрации (инфильтрации) атмосферных осадков является актуальной задачей в рамках проектирования конструкций инженерной защиты (анкерные закрепления склонов), поскольку физические, деформационные и прочностные характеристики грунта зависят от количества содержащейся в нем влаги. С целью исследования инфильтрации воды в крупнообломочных грунтах с глинистым заполнителем (делювиально-пролювиальные отложения) выполнена серия лабораторных экспериментов. Ввиду сложностей реализации опытов с натурными грунтами, обусловленными наличием крупных частиц, приготавливались модельные грунты-аналоги по водопроницаемости, подбирались коэффициенты фильтрации в лабораторных условиях, соответствующие коэффициентам фильтрации по полевым опытам. Получена зависимость изменения коэффициента фильтрации от количества глинистого заполнителя (пылевато-глинистой фракции). При помощи почвенно-гидрологических констант аппроксимирована кривая водоудерживающей способности функцией Ван Генухтена для модельных грунтов по ветви высушивания. Также для определения кривой водоудерживающей способности по ветви увлажнения для полученных модельных грунтов выполнены опыты по слабонапорной инфильтрации. При помощи численного моделирования с учетом выполненных лабораторных экспериментов по слабонапорной инфильтрации в программном комплексе Plaxis 2D определены параметры модели Ван Генухтена по ветви увлажнения. Рассмотренный в статье подход к оценке водоудерживающей способности и моделированию влагопереноса воды в крупнообломочных грунтах с глинистым заполнителем позволяет прогнозировать изменение влажностного режима основания (склона, откоса) в зависимости от инфильтрации атмосферных осадков, что в свою очередь, позволяет оценить устойчивость конструкций инженерной защиты в зависимости от степени водонасыщения грунта.

1. Бабошкина, С.В., Пузанов, А.В., Ельчининова, О.А., Рождественская, Т.А., 2016. Водно-физические свойства и моделирование процесса движения влаги в черноземах южных Канской межгорной котловины (бассейн р. Чарыш, северо-западный Алтай). Вестник Алтайского государственного аграрного университета, № 3 (137), c. 47–54.
2. Безухов, Д.А., Шнайдер, В.А., 2015. Влияние инфильтрационных процессов на местную устойчивость откосов земляного полотна автомобильных дорог. Материалы международной научно-практической конференции (к 85-летию ФГБОУ ВПО «СибАДИ»), Омск, 2015, Том 1, с. 28–34.
3. Болотов, А.Г., Дубский, С.Н., Шаталов, Александр Н., Шаталов, Алексей Н., Бутырин, И.Н., Кузнецов, Е.Н., Гончаров, И.А., Гончаров, Н.А., 2015. Моделирование основной гидрофизической характеристики черноземов алтайского края. Вестник Алтайского государственного аграрного университета, № 2 (124), c. 31–35.
4. Воронин, А.Д., 1984. Структурно-функциональная гидрофизика почв. Изд-во Московского университета, М.
5. Качинский, Н.А., 1970. Водно-физические свойства и режимы почв. Ч. 2. Высшая школа, М.
6. Маняхин, И.В., 2017. Анализ напряженно-деформированного состояния склонов, закрепленных грунтовыми анкерами, с учетом инфильтрации атмосферных осадков. Вестник гражданских инженеров, № 2 (61), с. 143–153.
7. Маняхин, И.В., 2017. Расчетный прогноз влияния инфильтрации атмосферных осадков на устойчивость склонов, сложенных щебнисто-глинистыми грунтами. Жилищное строительство, № 9, c. 20–24.
8. Нгуен, Ф.З., Буряков, О.А., 2013. Влияние инфильтрации дождевых осадков на устойчивость откосов грунтовых сооружений. Гидротехническое строительство, № 5, с. 23–26.
9. Огородников, Л.П., Постников, П.А., 2015. Просачивание атмосферных осадков через почву на среднем Урале. АПК России, Том 73, с. 116–119.
10. Панина, С.С., Шеин, Е.В., 2014. Математические модели влагопереноса в почве: значение экспериментального обеспечения и верхних граничных условий. Вестник Московского университета, Серия 17. Почвоведение, № 3, с. 45–50.
11. Пузанов, А.В., Бабошкина, С.В., Рождественская, Т.А., Балыкин, С.Н., 2014. Сравнительный анализ основной гидрофизической характеристики степных и горно-лесных почв Алтая, восстановленной расчетными методами. Вестник Алтайского государственного аграрного университета, № 12 (122), c. 29–35.
12. Терлеев, В.В., Баденко, В.Л., Топаж, А.Г., Mиршель, В., Гусева, И.Ю., 2014. Преимущества усовершенствованного метода Муалема-Ван Генухтена на примере глинистой почвы. Агрофизика, № 4 (16), c. 27–34.
13. Терлеев, В.В., Нарбут, М.А., Топаж, А.Г., Mиршель, В., 2014. Моделирование гидрофизических свойств почвы как капиллярнопористого тела и усовершенствование метода Муалема-Ван Генухтена: теория. Агрофизика, № 2 (14), c. 35–44.
14. Умарова, А.Б., Шеин, Е.В., Кухарук, Н.С., 2014. Основная гидрофизическая характеристика агросерых почв: влияние анизотропии и масштабного фактора. Почвоведение, № 12, c. 1460–1466.
15. Человечкова, А.В., 2017. Основная гидрофизическая характеристика выщелоченных черноземов и солонцов центральной части Курганской области. Восточно-Европейский научный журнал, № 4 (20), c. 24–29.
16. Шеин, Е.В., Скворцова, Е.Б., Дембовецкий, А.В., Абросимов, К.Н., Ильин, Л.И., Шнырев, Н.А., 2016. Распределение пор по размерам в суглинистых почвах: сравнение микротомографического и капилляриметрического методов определения. Почвоведение, № 3, c. 344–354.
17. Mualem, Y., 1976. A new model for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated porous media. Water Resources Research,
No. 12, pp. 513–522. DOI: 10.1029/WR012i003p00513.
18. Richards, L.A., 1931. Capillary conduction of liquids through porous mediums. Physics, No. 1 (5), pp. 318–333.
DOI: 10.1063/1.1745010.
19. Van Genuchten, M.Th., 1980. A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils. Soil Science Society of America Journal, No. 44 (5), pp. 892–898. DOI: 10.2136/sssaj1980.03615995004400050002x.
20. Van Genuchten, M.Th., Leij, F.J., Yates, S.R., 1991. The RETC code for quantifying the hydraulic functions of unsaturated soils. U.S. Environmental Protection Agency EPA/600/2-91/065.

МАНЯХИН И.В.
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, г. Санкт-Петербург, Россия, ivan.manyakhin@mail.ru
Адрес: 2-я Красноармейская ул., д. 2, г. Санкт-Петербург, 190005, Россия

Assessment of changing humidity of base due to unsteady filtration (infiltration) of atmospheric precipitation is an actual task for design of engineering protection structures (anchorage slopes), because the deformation and strength characteristics depend on the amount of moisture contained in the soil. A series of laboratory experiments was performed to investigate the infiltration of water in gravel-soils with clay filler (deluvial-proluvial sediments). Due to the difficulties in realizing experiments with natural soils, that are explained by the presence of large particles, model soils were prepared according to the water permeability. Besides, the filtration factor was determined in laboratory conditions corresponding to the filtration factor from the field experiment. The dependence was obtained for the filtration factor on amount of clay filler for model soils. Water retention curve was modeled according to Van Genuchten model for model soils by soil-hydrological constants. Also, to obtain water retention curve the infiltration experiments were performed for selected model soils. Using the numerical simulation and laboratory infiltration experiments in Plaxis 2D helped to identify Van Genuchten model parameters for the draining. The approach considered in the article for assessing the water retention and modeling the moisture transfer of water in gravel soils with clay filler allows predicting a change in the moisture regime of base (slope) during infiltration of atmospheric precipitation, which in turn, allows us to estimate the stability of engineering protection of structures depending on the degree of soil saturation.

1. Baboshkina, S.V., Puzanov, A.V., Rozhdestvenskaya, T.A., Balykin, S.N., 2016. Water-physical properties and modeling of moisture transfer in the southern chernozems of the Kansk intermontane depression (the Charysh basin, north-west Altai). Bulletin of Altai State Agricultural University, No. 3 (137), pp. 47–54. (in Russian)
2. Bezukhov, D.A., Schneider, V.A., 2015. Influence of infiltration processes on local stability of slopes of road cover. Materials of the international scientific and practical conference (on the occasion of the 85th anniversary of the SibADI FGBOU), Omsk, 2015, Vol. 1,
pp. 28–34. (in Russian)
3. Bolotov, A.G., Dubskiy, S.N., Shatalov, Aleksandr N., Shatalov, Aleksey N., Butyrin, I.N., Kuznetsov, Ye.N., Goncharov, I.A., Goncharov, N.A., 2015. Modeling of water retention curve of the chernozems of the Altai region. Bulletin of Altai State Agricultural University, No. 2 (124), pp. 31–35. (in Russian)
4. Voronin, A.D., 1984. Structural and functional hydrophysics of soils. Publishing house of Moscow State University, Moscow. (in Russian)
5. Kachinskii, N.A, 1970. Water-physical properties and soil regimes. Part 2. High school, Moscow. (in Russian)
6. Manyakhin, I.V., 2017. Analysis of stress-strain condition of slopes reinforced with soil anchors taking into account the infiltration of atmospheric precipitation. Vestnik grazhdanskikh inzhenerov, No. 2 (61), pp. 143–153. (in Russian)
7. Manyakhin, I.V., 2017. Design forecast of influence of atmospheric precipitation infiltration on stability of slopes formed by gravelclay soils. Zhilishchnoe stroitelstvo, No. 9, pp. 20–24. (in Russian)
8. Nguyen, F.Z., Buryakov, O.A., 2013. Influence of rainfall infiltration on the stability of soil slopes structures. Gidrotekhnicheskoye stroitelstvo, No. 5, pp. 23–26. (in Russian)
9. Ogorodnikov, L.P., Postnikov, P.A., 2015. Precipitation infiltration into soil in the Middle Urals. Agro-industrial complex of Russia, Vol. 73, pp. 116–119. (in Russian)
10. Panina, S.S., Shein, E.V., 2014. Mathematical models of soil moisture transfer: importance of the model’s experimental assurance and the upper boundary condition. Moscow University Soil Science Bulletin, No. 3, pp. 45–50. (in Russian)
11. Puzanov, A.V., Baboshkina, S.V., Rozhdestvenskaya, T.A., Balykin, S.N., 2014. Comparative analysis of water retention curve of the steppe and mountain-forest soils of Altai recovered with computation methods. Bulletin of Altai State Agricultural University, No. 12 (122), pp. 29–35. (in Russian)
12. Terleev, V.V., Badenko, V.L., Topazh, A.G., Mirshel, V., Guseva, I.Yu., 2014. Advantages of the improved Mualem-Van Genuchten method on the example of clay soil. Agrophysics, No. 4 (16), pp. 27–34. (in Russian)
13. Terleev, V.V., Narbut, M.A., Topazh, A.G., Mirchel, V., 2014. Modeling of hydrophysical properties of soil as a capillary-porous body and improvement of the Mualem-Van Genuchten method: theory. Agrophysica, No. 2 (14), pp. 35–44. (in Russian)
14. Umarova, A.B., Shein, E.V., Kukharuk, N.S., 2014. The main hydrophysical characteristic of agrosphere soils: the influence of anisotropy and the scale factor. Eurasian Soil Science, No. 12, pp. 1460–1466. (in Russian)
15. Chelovechkova, A.V., 2017. Basic hydrophysical characteristics leached chernozems and solonetzes the central part of the kurgan region. East European Scientific Journal, No. 4 (20), pp. 24–29. (in Russian)
16. Shein, E.V., Skvortsova, E.B., Dembovetskii, A.V., Abrosimov, K.N., Ilyin, L.I., Shnyrev, N.A., 2016. Pore distribution by size in loamy soils: comparison of microtomographic and capillarimetric methods of determination. Eurasian Soil Science, No. 3, pp. 344–354. (in Russian)
17. Mualem, Y., 1976. A new model for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated porous media. Water Resources Research, No.12, pp. 513–522. DOI: 10.1029/WR012i003p00513.
18. Richards, L.A., 1931. Capillary conduction of liquids through porous mediums. Physics, No. 1 (5), pp. 318–333.
DOI: 10.1063/1.1745010.
19. Van Genuchten, M.Th., 1980. A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils. Soil Science Society of America Journal, No. 44 (5), pp. 892–898. DOI: 10.2136/sssaj1980.03615995004400050002x.
20. Van Genuchten, M.Th., Leij, F.J., Yates, S.R., 1991. The RETC code for quantifying the hydraulic functions of unsaturated soils. U.S. Environmental Protection Agency EPA/600/2-91/065.

IVAN V. MANYAKHIN
Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering; Saint Petersburg, Russia; ivan.manyakhin@mail.ru
Address: Bld. 2, 2nd Krasnoarmeiskaya St., 190005, Saint Petersburg, Russia