Особенности деформирования глин при блочном ступенчатом статическом трехосном нагружении

Введение. При проектировании оснований фундаментов возникают вопросы о деформационных характеристиках грунта в условиях сложного напряженного состояния. В этом случае вопрос качественного моделирования в лабораторных условиях расчетного напряженно-деформированного состояния массива остается наиболее актуальным. Одним из путей решения может быть изучение механических свойств грунтов в условиях блочного трехосного нагружения с независимо регулируемыми вертикальными σ1 и горизонтальными σ2 = σ3 напряжениями.

Материалы и методы. Проведены лабораторные трехосные блочные режимные испытания глинистых грунтов нарушенной структуры. Использованы режимы с чередующимися повышающимся и понижающимся блоками девиаторного нагружения, при этом максимальная величина девиатора первого повышающегося блока нагружения и амплитуда разгрузки для всех режимов принята одинаковой. Исследования проведены на образцах кубической формы. Применен прибор с жесткими гранями.

Результаты. Основными результатами выполненных исследований являются новые данные об изменении деформаций и прочности образцов в условиях блочного трехосного режимного нагружения в зависимости от величины всестороннего обжатия. Выполнен анализ полученных результатов. Установлены некоторые закономерности поведения глинистых грунтов. Дано обоснование механизму происходящих в образце процессов.

Выводы. Установлено влияние величины бокового давления на развитие линейных и объемных деформаций образца, предельных значений разрушающей нагрузки с учетом наличия блоков повторного девиаторного нагружения.

1. Travush V.I., Shulyat’ev O.A., Shulyat’ev S.O., Shakhraman’yan A.M., Kolotovichev Yu.A. Analysis of the Results of Geotechnical Monitoring of “Lakhta Center” Tower // Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2019. Vol. 56. Pp. 98–106. DOI: 10.1007/s11204-019-09576-9

2. Yang C., Zhu Z., Xiao Y. Bearing capacity of ring foundations on sand overlying clay // Applied Sciences. 2020. Vol. 10. Issue 13. P. 4675. DOI: 10.3390/app10134675

3. Petrukhin V.P. Geotechnical problems of construction in Moscow — the largest metropolis of Russia // Proceedings of the international. Conference — Geotechnical problems of megacities, GEOMOS2010. 2010.

4. Деменков П.А., Комолов В.В. Исследование влияния строительства глубоких котлованов на оседания массива в плоской и пространственной постановке // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023. № 6. С. 97–110. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_6_0_97

5. Song D., Chen Z., Dong L. Monitoring analysis of influence of extra-large complex deep foundation pit on adjacent environment: a case study of Zhengzhou City, China // Geomatics, Natural Hazards and Risk. 2020. Vol. 11. Issue 1. Pp. 2036–2057. DOI: 10.1080/19475705.2020.1823492

6. Тер-Мартиросян З.Г., Тер-Мартиросян А.З., Ванина Ю.В. Длительная осадка и несущая способность оснований и фундаментов вблизи вертикальной выемки при разных параметрах вязкости грунта // Вестник МГСУ. 2022. Т. 17. № 12. С. 1664–1676. DOI: 10.22227/1997-0935.2022.12.1664-1676

7. Mirsayapov I.T., Koroleva I.V. Strength and deformability of clay soil under different triaxial load regimes that consider crack formation // Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2016. Vol. 53. Issue 1. Рp. 5–11. DOI: 10.1007/s11204-016-9356-x

8. Mirsayapov I.Т., Koroleva I.V. Clayey soils rheological model under triaxial regime loading // Geotechnical Engineering for Infrastructure and Development — Proceedings of the XVI European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, ECSMGE 2015. 2015. Pp. 3249–3254.

9. Мирсаяпов И.Т., Шараф Х.М.А. Несущая способность и осадки глинистых оснований при блочных циклических нагружениях // Вестник МГСУ. 2024. Т. 19. № 5. С. 789–799. DOI: 10.22227/1997-0935.2024.5.789-799

10. Тер-Мартиросян З.Г., Мирный А.Ю., Соболев Е.С. Особенности определения параметров современных моделей грунтов при лабораторных испытаниях // Геотехника. 2016. № 1. С. 66–72.

11. Тер-Мартиросян А.З., Сидоров В.В., Ермошина Л.Ю. Определение и верификация параметров модели слабого грунта с учетом ползучести // Вестник МГСУ. 2018. Т. 13. № 6 (117). С. 697–708. DOI: 10.22227/1997–0935.2018.6.697-708.

12. Муйземник А.Ю., Болдырев Г.Г., Арефьев Д.В. Идентификация параметров моделей грунтов // Инженерная геология. 2010. № 3. С. 38–43.

13. Королева И.В. Исследование влияния фактора времени на прочность глин // Известия КГАСУ. 2023. № 4 (66). С. 53–60. DOI: 0.52409/20731523_2023_4_53. EDN EPCSQR.

14. Zhou F., Shao Y., Ahmed M.A.I. An Elastoplastic Constitutive Model for Unsaturated Soils Using the Suction Stress Variable // Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2022. Vol. 59. Pp. 23–31.

15. Lunev A.A., Katsarskii R.S. Influence of Water Content and Degree of Compaction on the Mechanical Properties of Soils of Various Geneses // Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2022. Vol. 59. Pp. 417–421.

16. Mirsayapov I., Sharaf H.M.A. Studies of Clay Soils Under Triaxial Block Cyclic Loading // Lecture Notes in Networks and Systems. 2023. Pp. 2378–2386.

17. Mirsayapov I., Aysin N. Clay Soil Deformations Under Regime Long-Term Triaxial Compression Taking into Account Initial Defects // Lecture Notes in Civil Engineering. 2023. Vol. 291. Pp. 99–108.

18. Wang Y., Wan Y., Wan E., Zhang X., Zhang B., Zhong Y. The pore pressure and deformation behaviour of natural soft clay caused by long-term cyclic loads subjected to traffic loads // Marine Georesources and Geotechnology. 2021. Vol. 39. Issue 4. Pp. 398–407. DOI: 10.1080/1064119X.2019.1707915

19. Ding Z., Jin J., Han T.-C. Analysis of the zoning excavation monitoring data of a narrow and deep foundation pit in a soft soil area // Journal of Geophysics and Engineering. 2018. Vol. 15. Issue 4. P. 1231–1241.

20. Mirsayapov I.T., Aysin N.N. Influence of a deep construction pit on a technical condition of surrounding buildings // Proceedings of the International Conference on Geotechnics Fundamentals and Applications in Construction: New Materials, Structures, Technologies and Calculations. 2019. Pp. 197–201.

21. Yang H.Z., Wang L.A., Zhao J.C. Analysis of the Effects of Rheology on the Band Structures of Periodic Pile Barriers in Cohesive Soils // Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2023. Vol. 60. Pp. 7–14. DOI: 10.1007/s11204-023-09857-4