Перспективы научно-технического прогресса в инженерно-геологических изысканиях
Автор статьи вновь выступает с точки зрения того, что модуля деформации не существует. А все попытки его получить приводят лишь к дополнительным неточностям при расчете оснований сооружений. По мнению специалиста, пора приложить усилия для того, чтобы двинуться дальше и перейти к другим методам получения информации при полевых инженерно-геологических изысканиях. Например, к динамическому зондированию.
В предыдущей статье «Ещё раз о модуле деформации грунта и динамическом зондировании» изложено, что модуля деформации грунта не существует. Развивая тему, можно показать, что модуль деформации грунта оказывает негативное влияние на отрасль инженерных изысканий. Для аргументации данного утверждения необходимо, прежде всего, рассмотреть физическую природу деформирования грунта.
Согласно классической механике грунтов, модуль деформации грунта одновременно учитывает упругие и пластические деформации. Когда для расчёта деформации массива грунта вводится модуль деформации, изыскатель предполагает, что это значение модуля деформации соответствует каждой точке рассчитываемого массива грунта. В действительности же всё совсем не так. На рисунке 1 показано сечение ленточного фундамента с зонами пластических деформаций. Т.е. пластические деформации развиваются в основании ленточного фундамента не равномерно по всему массиву грунта, а локально в зонах, где напряжённое состояние превышает несущую способность грунта.
При дальнейшем вдавливании ленточного фундамента изменяются форма и размеры пластических зон, но они остаются обособленными вплоть до разрушения основания. При этом известно, что для деформирования грунта в упругом состоянии требуется на порядок большее усилие, чем при пластическом деформировании. То есть деформирование грунта сопровождается образованием и развитием пластических зон, которые определяющим образом влияют на несущую способность основания.
Таким образом видно, что модуль деформации грунта грубо искажает реальную картину деформирования. На практике такое искажение происходит дважды. Во-первых, когда определяется характеристика деформирования грунта в виде модуля деформации. Так, например, при штамповых испытаниях мы получаем одну схему развития пластических зон деформации, а при прессиометрических испытаниях – совершенно другую. А при компрессионных испытаниях исследователь имеет пластические деформации уплотнения. Как же при всем этом можно отождествлять получаемые различными способами значения модуля деформации? Естественно, что их результаты различаются.
Второй раз изыскатели-геотехники сталкиваются с искажениями, когда выполняют расчёты осадок при проектировании реальных сооружений. Так, при применении ленточного фундамента действует одна схема развития пластических деформаций, столбчатого фундамента – другая, плиты – третья. Было бы логично в каждом из перечисленных случаев учитывать свою схему развития пластических деформаций. Если этого не делается, то в результате на искажения, которые уже содержит модуль деформации, накладываются дополнительные искажения от не учёта развития пластических деформаций в каждом конкретном случае проектирования сооружения.
Вот почему значения величины модуля деформации, получаемые различными методами, отличаются в разы. Вот почему до настоящего времени, уже более полувека, не получается решить проблему модуля деформации грунта – его не существует. Нет ни одного физически или математически обоснованного аргумента в пользу существования данного явления.
При всем этом потоком идут публикации, посвящённые модулю деформации. Почти в каждой из них приводятся рекомендации по уточнению методики его определения. Здесь уместно отметить, что ни инженер-строитель, ни тем более геолог, не имеют достаточной квалификации для аргументированного обсуждения механизма нагружения и деформирования грунта. Такой квалификацией обладают, например, выпускники механико-математического факультета МГУ им М.В. Ломоносова. Поэтому уровень публикаций специалистов изыскателей, как говорится, ниже некуда.
Будущее за другими методами
При выполнении изыскательских работ львиная доля усилий и времени затрачивается на отбор монолитов и проведение лабораторных исследований грунтов. Сюда же можно присовокупить проведение довольно хлопотных штамповых испытаний. И всё это для того, чтобы определить сомнительный по своей природе параметр – модуль деформации грунта.
Нашу жизнь постоянно сопровождает научно-технический прогресс. Вот простой пример. До двухтысячного года у нас были плёночные фотоаппараты. После съёмок вначале нужно было отдавать плёнку на проявление. Затем мы отмечали на плёнке нужные кадры и заказывали снимки. Но вот после двухтысячного года появились цифровые фотоаппараты. Теперь всё очень просто. Теперь мы можем, сидя за компьютером, получать на струйном принтере любые снимки и даже плакаты.
В нашем случае мы так же просто могли бы получать характеристики грунтов на компьютере, решая обратную задачу по данным динамического зондирования грунтов. Для этого разработана технология и установка динамического зондирования грунтов. Чтобы вкратце ознакомиться с нашей установкой динамического зондирования достаточно посетить сайт expresstest.org и прочитать отзыв на нашу статью в журнале «ГеоИнфо» всем известного профессора Г.Г.Болдырева.
Вышеупомянутая обратная задача является известным методом математического моделирования. В данном случае, правда, связанная с достаточно серьезными трудностями, преодолеть которые можно только сообща, найдя необходимое для этой работы финансирование.
С решением поставленной задачи полностью изменится представление о сути и механизме получения механических характеристик грунтов. Выше было отмечено, что деформирование грунта сопровождается появлением и развитием пластических зон. Можно добавить, что в целом деформирование массива грунта зависит от конфигурации этих пластических зон. При этом в расчёте участвуют как деформационные, так и прочностные характеристики, что полностью соответствует природе деформирования грунтов. При штамповых испытаниях же, напротив, модуль деформации грунта определяется лишь по двум числовым значениям – величине нагрузки на штамп и величине осадки штампа. А остальные показатели отбрасываются.
Аналогичные проблемы есть и у других полевых методов определения модуля деформации грунта, например, прессиометра, дилатометра и др.
Практическая значимость решения вышеупомянутой обратной задачи диктует необходимость её решения. Если нам это удастся, то в разы сократятся трудоёмкость и сроки выполнения инженерных изысканий. Повысится качество получаемых результатов. Значительная часть выполняемых работ будет механизирована и компьютеризирована. Отпадёт необходимость в нудных таблицах нормативов.
Журнал остается бесплатным и продолжает развиваться.
Нам очень нужна поддержка читателей.
Поддержите нас один раз за год
Поддерживайте нас каждый месяц
