Анализ сходимости аналитического и численного решений при расчете перекрестно-балочного фундамента на наклонном основании при внезапном образовании карстово-обвальных процессов

Введение. Проведен анализ сходимости результатов, полученных в ходе сравнения аналитического и численного методов с помощью метода конечных элементов в ПК Midas GTS NX при расчете перекрестно-балочного фундамента и наклонного основания при внезапном образовании карстово-обвальных процессов. Аналитический метод расчета разработан на основании эмпирических данных, полученных в ходе выполнения лабораторных модельных исследований в специальной установке, позволяющей моделировать карстово-обвальные процессы, численная модель являлась идентичным прототипом, повторяющим качественные и количественные характеристики, используемые при физическом моделировании.

Материалы и методы. Приведена сравнительная оценка сходимости полученных результатов двумя независимыми методами при расчете перекрестно-балочного фундамента на наклонном основании в условиях карстово-обвальных процессов.

Результаты. Осуществлена оценка полученных расхождений основных количественных параметров, таких как нормальные контактные напряжения под подошвой продольной ленты перекрестно-балочного фундамента, деформаций основания после выхода карстовой полости на поверхность и образования провальных воронок.

Выводы. В результате исследований подтверждена достоверность предложенной численной модели. Она позволяет уменьшить трудоемкость лабораторных испытаний и расширить границы исследования при дальнейшем изучении работы перекрестно-балочного фундамента и наклонного основания в условиях закарстованных территорий.

1. Aktürk Ö., Drumm E.C., Tutluoğlu L., Akgün H. Undrained stability of residual soil in karst // Sinkholes and the Engineering and Environmental Impacts of Karst. 2008. Pp. 223–232.

2. Tharp T.M. Cover-collapse sinkhole formation and soil plasticity // Sinkholes and the Engineering and Environmental Impacts of Karst. 2003. Pp. 110–123.

3. Аникеев А.В., Рагозин А.Л., Селезнев В.Н. Оценка геологического риска на участке городского строительства // Геоэкология. 2007. № 6. С. 547–560.

4. Аникеев А.В. Провалы и воронки оседания в карстовых районах: механизмы образования, прогноз и оценка риска. М. : РУДН, 2017. 328 с.

5. Salvati R., Tharp T.M., Capelli G. Conceptual model for geotechnical evaluation of sinkhole risk in the Latium Region // Geotechnical and Environmental Applications of Karst Geology and Hydrology. 2001. Pp. 163–167.

6. Waltham T., Bell F.G., Culshaw M.G. Sinkholes and Subsidence. Karst and Cavernous Rocks in Engineering and Construction. 2005. 383 p.

7. Feng Z., Bai S., Min W., He J., Huang Z., Dong Y. et al. Calculation of Ultimate Bearing Capacity of Pile Foundations of Highway Bridges under the Coupling of Steep Slope and Karst // E3S Web of Conferences. 2020. Vol. 198.

8. Амеличев Г.Н., Вахрушев Б.А., Самохин Г.В., Токарев С.В. Особенности инженерных изысканий на закарстованных территориях в пределах Крымского п-ова // Изучение опасных природных процессов и геотехнический мониторинг при инженерных изысканиях : мат. Общеросс. науч.-практ. конф. 2023. С. 72–92.

9. Вахрушев Б.А. Районирование карста Крымского полуострова // Speleology and Karstology. 2009. № 3. С. 39–46.

10. Леоненко В.М., Леоненко М.В., Толмачев В.В. Определение параметров проектирования противокарстовой защиты в рамках геотехнической системы «карст-сооружение» // Оценка и управление природными рисками : мат. Всеросс. конф. «Риск–2006». 2006. С. 315–318.

11. Барыкин А.Б. Экспериментально-теоретические основы взаимодействия перекрестно-балочных фундаментов с наклонным основанием : дис. … канд. тех. наук. Волгоград, 2018. 184 с.

12. Зеленин Е.В., Барыкин Б.Ю., Диденко Д.А. Планирование экспериментальных исследований при взаимодействии перекрестно-балочного фундамента и наклонного основания, подверженного явлениям карстообразования // Строительство и техногенная безопасность. 2022. № S1. С. 111–118.

13. Зеленин Е.В., Барыкин Б.Ю. К вопросу освоения закарстованных территорий в горных районах республики Крым // Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения : мат. Междунар. академических чтений. 2020. С. 209–213.

14. Зеленин Е.В. Аналитический обзор трудов, посвященных исследованию работы конструкций фундаментов в условиях закарстованных территорий // Строительство и архитектура. 2024. Т. 12. № 2 (43).

15. Midas GTS NX Analysis Reference. Chapter 4. Materials.

16. Евтушенко С.И., Зеленин Е.В. Модельные исследования взаимодействия перекрестно-балочного фундамента и наклонного основания над карстовой полостью // Строительство и архитектура. 2023. Т. 11. № 4. С. 8.

17. Евтушенко С.И., Зеленин Е.В., Барыкин А.Б. К вопросу трансформации формы провальной воронки при взаимодействии перекрестно-балочного фундамента и наклонного основания с карстовой полостью // Строительство и архитектура. 2024. Т. 12. № 2 (43).

18. Зеленин Е.В., Барыкин Б.Ю. К вопросу численного моделирования работы перекрестно-балочного фундамента на наклонном основании в условиях активизации карстовых процессов // Передовое развитие современной науки: опыт, проблемы, прогнозы : сб. ст. II Междунар. науч.-практ. конф. 2020. С. 28–38.

19. Зеленин Е.В., Барыкин Б.Ю. К вопросу освоения закарстованных территорий в горных районах Республики Крым // Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения : мат. Междунар. академических чтений. 2020. С. 209–213.