Озмидов О.Р., Тишин Н.Р.
Озмидов О.Р., Тишин Н.Р., 2024. Определение коэффициента криовиброползучести при оттаивании мерзлых песчаных грунтов. Геотехника, Том ХVI, № 1, с. 50–59, https://doi.org/10.25296/2221-5514-2024-16-1-50-59.
Криовиброползучесть грунтов — сложный и малоизученный процесс, связанный с деформациями грунтов под воздействием динамических нагрузок в условиях фазового перехода внутрипорового льда в жидкость. Это явление может влиять на устойчивость строительных объектов, особенно в районах с сезонным промерзанием. В статье представлена новая методика количественного определения коэффициента криовиброползучести Kd, разработанная на основе лабораторных циклических трехосных испытаний с учетом влияния температуры. Методика включает подготовку образцов, насыщенных водой, их замораживание и последующее динамическое нагружение в условиях контролируемого фазового перехода. Для оценки влияния вибрационных нагрузок на свойства грунтов использовались современные стабилометры, оснащенные высокочувствительными датчиками. Полученные данные обработаны с применением статистических методов, включая построение гистограмм и анализ распределения коэффициента Kd, что позволило выявить логнормальный характер распределения параметра. Результаты показали, что игнорирование процессов криовиброползучести может приводить к существенным деформациям оснований зданий и разрушению инфраструктуры. Анализ поведения различных типов грунтов под циклическими нагрузками продемонстрировал критически важную роль фазового перехода льда в изменении прочностных характеристик. Предложенный подход не только позволяет прогнозировать долговременные изменения состояния грунтов, но и успешно интегрируется в программные комплексы конечно-элементного моделирования, такие как PLAXIS и MIDAS. Это открывает новые перспективы для проектирования и мониторинга объектов, расположенных на территориях с интенсивным техногенным воздействием и сложными климатическими условиями. Результаты работы представляют значительный интерес для специалистов в области геотехники, особенно в условиях изменений, связанных с деградацией криолитозоны.
1. Алексеев Г.В., 2014. Арктическое измерение глобального потепления. Лед и снег, Том 54, № 2, с. 53–68.
2. Гулев С.К., Катцов В.М., Соломина О.Н., 2008. Глобальное потепление продолжается. Вестник Российской академии наук,
Том 78, № 1, с. 20–27.
3. Кушнарева Е.С., Вознесенский Е.А., 2021. Особенности методики определения параметров виброползучести грунтов в условиях динамического простого сдвига. Новые идеи и теоретические аспекты инженерной геологии, Труды Международной научной конференции, Москва, 2021, c. 184–188.
4. Bement R., Selby A., 1997. Compaction of granular soils by uniform vibration equivalent to vibrodriving of piles. Geotechnical and Geological Engineering, Vol. 15, No. 2, pp. 121–143, https://doi.org/10.1007/BF00880753.
5. Brown R., 1977. Vibroflotation compaction of cohesionless soils. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 103, Issue 12, pp. 1437–1451, https://doi.org/10.1016/0148-9062(78)90206-1.
6. Chakrabortty P., Roshan A., Das A., 2020. Evaluation of dynamic properties of partially saturated sands using cyclic triaxial tests. Indian Geotechnical Journal, Vol. 50, No. 2, pp. 948–962, https://doi.org/10.1007/s40098-020-00433-3.
7. Cudmani R., Manthey S., 2019. A novel vibro-penetration test (VPT) for the investigation of cohesionless soils in the field. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol. 126, ID 105760, https://doi.org/10.1016/J.SOILDYN.2019.105760.
8. Fonseca A., Pineda J., 2017. Getting high-quality samples in ‘sensitive’ soils for advanced laboratory tests. Innovative Infrastructure Solutions, Vol. 2, ID 34, https://doi.org/10.1007/s41062-017-0086-3.
9. Guo L., Wang J., Cai Y., Liu H., Gao Y., Sun H., 2013. Undrained deformation behavior of saturated soft clay under long-term cyclic loading. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol. 50, pp. 28–37, https://doi.org/10.1016/J.SOILDYN.2013.01.029.
10. Kokusho T., 1980. Cyclic triaxial test of dynamic soil properties for wide strain range. Soils and Foundations, Vol. 20, Issue 2, pp. 45–60, https://doi.org/10.3208/SANDF1972.20.2_45.
11. Kumar S., Dey A., Krishna A., 2020. Evaluation of monotonic and dynamic shear modulus of sand using on-sample transducers in cyclic triaxial apparatus. Acta Geotechnica, Vol. 16, pp. 221–236, https://doi.org/10.1007/s11440-020-01035-2.
12. Lacasse S., Berre T., 1988. Triaxial testing methods for soils. ASTM special technical publications, STP 977, pp. 264-289, https://doi.org/10.1016/0148-9062(90)91101-c.
13. Lars R.F., 1967. New method for laboratory soil compaction by vibration. Highway Research Record, Vol. 177, pp. 219–225.
14. Luo J., Miao L., 2016. Research on dynamic creep strain and settlement prediction under the subway vibration loading. SpringerPlus, No. 5, ID 1252, https://doi.org/10.1186/s40064-016-2707-2.
15. Mei H., Satvati S., Leng W., 2021. Experimental study on permanent deformation characteristics of coarse-grained soil under repeated dynamic loading. Railway Engineering Science, Vol. 29, pp. 94–107, https://doi.org/10.1007/s40534-021-00233-2.
16. Nie Z., Chi S., Gong S., 2017. Numerical modeling of cyclic triaxial experiments for granular soil. International Journal of Geomechanics, Vol. 17, No. 6, ID 04016147, https://doi.org/10.1061/(ASCE)GM.1943-5622.0000832.
17. Pradhan T., Tatsuoka F., Mohri Y., Sato Y., 1989. An automated triaxial testing system using a simple triaxial cell for soils. Soils and Foundations, Vol. 29, Issue 1, pp. 151–160, https://doi.org/10.3208/SANDF1972.29.151.
18. Pyke R., 1978. Some effects of test configuration on measured soil properties under cyclic loading. Geotechnical Testing Journal,
Vol. 1, Issue 3, pp. 125–133, https://doi.org/10.1520/GTJ10383J.
19. Silver M., Chan C., Ladd R., Lee K., Tiedemann D., Townsend F., Valera J., Wilson J., 1976. Cyclic triaxial strength of standard test sand. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 102, No. 5, pp. 511–523, https://doi.org/10.1016/0148-9062(76)91550-3.
20. Sobolev E., Anzhelo G., 2023. Vibrocreep of sand at different exposure frequencies. The future of the construction industry: challenges and development prospects, Proceedings of the International scientific and practical Symposium, ID 02020, https://doi.org/10.1051/e3sconf/202345702020.
21. Yang Ch., Huang M.S., Cui Y.J., 2011. Constitutive model of unsaturated structured soils under cyclic loading. Proceedings of the 5th International Conference on unsaturated soils, Barcelona, Spain, 2010, pp. 987–992, https://doi.org/10.1201/b10526-152.
22. Yin Z., Hicher P., 2008. Identifying parameters controlling soil delayed behaviour from laboratory and in situ pressuremeter testing. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, Vol. 32, No. 12, pp. 1515–1535, https://doi.org/10.1002/NAG.684.
ОЗМИДОВ О.Р.*
АО «МОСТДОРГЕОТРЕСТ», г. Москва, Россия, ozmidov@mail.ru
Адрес: ул. Искры, д. 31, корп. 1, г. Москва, 129344, Россия
ТИШИН Н.Р.
АО «МОСТДОРГЕОТРЕСТ», г. Москва, Россия, tnick1502@mail.ru