Ученые из ПНИПУ могут сформировать рекомендации по строильству на глинстых грунтах

Ученые Пермского Национального исследовательского политехнического университета определили изменения глинистого грунта при длительных повторяющихся нагрузках. Это позволит разработать рекомендации для прогнозирования грунтового осадка для возведения надежных сооружений на глине.

Фото: commons.wikimedia.org by Армин ван Бюрен, CC BY-SA 3.0

Согласно почвенно-географическим данным России, глинистые грунты распространены по всей территории страны, особенно на севере при холодном климате. Они используются в качестве основания для строительства зданий и других объектов. Фундаменты различных сооружений подвергаются разнообразным воздействиям, включая циклические нагрузки, типичные для туннелей и мостов.

Исследование деформации глинистых грунтов помогает более точно определить их реальные свойства и предсказать будущее состояние строительного объекта, делая его прочным и безопасным. В настоящее время большинство методов прогнозирования в строительстве ориентированы на случай однократных нагрузок, что не учитывает полностью поведение грунтов в реальных условиях, когда нагрузка действует повторно.

Исследование опубликовано в научном журнале "Master's Journal". Разработка была проведена в рамках программы стратегического академического лидерства "Приоритет 2030". При проектировании зданий, мостов и туннелей учитывается срок службы объектов и объем нагрузок, которые они должны выдерживать. Для этого определяют тип грунта и его осадку во времени. Существующие модели расчетов учитывают лишь однократные статические нагрузки, в то время как циклические нагрузки, такие как постоянное движение автомобилей по мосту, оказывают более значительное влияние на поведение грунта.

Деформации грунта при нагрузках делятся на упругие, когда он восстанавливает прежнюю форму после прекращения воздействия силы, и пластические, когда следы от нагрузок остаются. Образование деформаций зависит от приложенных напряжений, пористости, размера частиц и других свойств грунта. Способность грунта к восстановлению делает его более устойчивым и подходящим для долгосрочных конструкций.

Ученые Пермского Политеха провели исследование, чтобы узнать, как циклические нагрузки воздействуют на глинистые грунты. Для этого провели эксперименты с мягкопластичной глиной, сжимая ее в специальном приборе. Анализируя данные, исследователи построили графики изменения деформации грунта и выявили связь между нагрузкой и деформацией.

По результатам исследования стало ясно, что при первой нагрузке грунт подвергается пластическим деформациям, которые уменьшаются с каждым циклом нагрузки. С увеличением числа циклов глинистый грунт становится более плотным и деформируется упруго. Эти данные помогут улучшить проектирование сооружений на глине и снизить деформации.

На основе исследования ученые Пермского Политеха планируют разработать рекомендации для проектирования фундаментов зданий и других сооружений на глинистых грунтах. Это поможет строить надежные объекты, эффективно их эксплуатировать и более точно прогнозировать их срок службы.