Влияние вторичной консолидации на длительные осадки оснований фундаментных плит большой площади

Введение. Рассматривается задача оценки влияния ползучести (вторичной консолидации) на длительные осадки оснований фундаментных плит большой площади. Работа продолжает ранее выполненное авторами исследование роли анизотропии фильтрационных свойств грунта в процессе двумерной консолидации и сосредоточена на количественной оценке вклада ползучести грунтового скелета в общую величину осадки.

Материалы и методы. Проведено параметрическое численное исследование методом конечных элементов (Plaxis 2D) для осесимметричной модели фундаментной плиты на глинистом основании. Осуществлено сопоставление моделей Soft Soil (SS, без учета ползучести) и Soft Soil Creep (SSC, с учетом) при варьировании соотношения R/H (0,5; 2,0; 6,0), модифицированного индекса ползучести μ* (0,005; 0,01) и коэффициента анизотропии фильтрации kx/ky (1; 5).
Дополнительно исследовано влияние горизонтальных песчаных прослоев.

Результаты. Ползучесть способна увеличивать конечную осадку в 1,5–5,4 раза в зависимости от геометрии задачи и интенсивности ползучести (коэффициент η). Дренирующие прослои ускоряют первичную консолидацию в 3–11 раз, однако снижают итоговую осадку при наличии ползучести лишь на 5–16 %. Анизотропия проницаемости не оказывает существенного влияния на конечную осадку (расхождение менее 2 %).

Выводы. Учет вторичной консолидации обязателен при μ* ≥ 0,005 (Cα/Cc ≥ 0,10), характерном для органоминеральных глин и заторфованных грунтов. Горизонтальные дренирующие слои не устраняют проблему длительных вторичных осадок.

1. Тер-Мартиросян А.З., Рудь В.В., Шишкина П.В., Варосян А.М. Двумерная консолидация основания фундаментной плиты с учетом анизотропии фильтрационных свойств грунта // Жилищное строительство. 2026. № 4. С. 47–52. DOI: 10.31659/0044-4472-2026-4-47-52. EDN IWJMXR.

2. Терцаги К., Пек Р. Механика грунтов в инженерной практике. М. : Госстройиздат, 1958. 608 с.

3. Bjerrum L. Engineering Geology of Norwegian Normally-Consolidated Marine Clays as Related to Settlements of Buildings // Géotechnique. 1967. Vol. 17. Issue 2. Pp. 83–118. DOI: 10.1680/geot.1967.17.2.83

4. Mesri G., Godlewski P.M. Time- and Stress-Compressibility Interrelationship // Journal of the Geotechnical Engineering Division. 1977. Vol. 103. Issue 5. Pp. 417–430. DOI: 10.1061/ajgeb6.0000421

5. Mesri G., Castro A. Cα/Cc Concept and K0 During Secondary Compression // Journal of Geotechnical Engineering. 1987. Vol. 113. Issue 3. Pp. 230–247. DOI: 10.1061/(asce)0733-9410(1987)113:3(230)

6. Ladd C.C., Foot R., Ishihara K., Schlosser F., Poulos H.G. Stress-Deformation and Strength Characteristics // 9th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering. 1977. Vol. 2.

7. Месчян С.Р. Механические свойства грунтов и лабораторные методы их определения. М. : Недра, 1974. 191 с.

8. Вялов С.С. Реологические основы механики грунтов. М. : Высшая школа, 1978. 447 с.

9. Зарецкий Ю.К. Вязкопластичность грунтов и расчеты сооружений. М. : Стройиздат, 1988. 352 с.

10. 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: 10.22227/1997-0935.2018.6.697-70

11. Šuklje L. Rheological Aspects of Soil Mechanics. London : Wiley-Interscience, 1969. 571 p.

12. Vermeer P.A., Neher H.P. A Soft Soil Model that Accounts for Creep // Beyond 2000 in Computational Geotechnics. 1999. Pp. 249–261.

13. Yin J.-H., Graham J. Viscous-Elastic-Plastic Modelling of One-Dimensional Time-Dependent Behaviour of Clays // Canadian Geotechnical Journal. 1989. Vol. 26. Issue 2. Pp. 199–209. DOI: 10.1139/t89-029

14. Leoni M., Karstunen M., Vermeer P.A. Anisotropic Creep Model for Soft Soils // Géotechnique. 2008. Vol. 58. Issue 3. Pp. 215–226. DOI: 10.1680/geot.2008.58.3.215

15. Leroueil S. The Isotache Approach. Where Are We 50 Years After Its Development by Professor Šuklje? // Proc. 13th Danube-European Conf. on SMGE. Ljubljana, 2006. Vol. 1. Pp. 55–88.

16. Degago S.A., Nordal S., Grimstad G., Jostad H.P. Analyses Relative to the Uniqueness of the End-of-Primary Void Ratio–Effective Stress Relationship // Canadian Geotechnical Journal. 2011. Vol. 48. Issue 8. Pp. 1268–1271.

17. Bhartiya P., Basu D., Chakraborty T. Time-Dependent Response of Rectangular Piled Rafts in Clayey Soils // Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 2022. Vol. 148. Issue 5. DOI: 10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0002758

18. Chen Z., Li P., Wu P., Yin J., Song D. Study of the one-dimensional consolidation and creep of clays with different thicknesses using different hypotheses and three elastic visco-plastic models // Acta Geotechnica. 2024. Vol. 19. Issue 11. Pp. 7329–7347. DOI: 10.1007/s11440-024-02405-w

19. Potts D.M., Zdravkovic L. Finite Element Analysis in Geotechnical Engineering: Volume One — Theory. London : Thomas Telford, 1999. 440 p. DOI: 10.1680/feaiget.27534

20. Biot M.A. General Theory of Three-Dimensional Consolidation // Journal of Applied Physics. 1941. Vol. 12. Issue 2. Pp. 155–164. DOI: 10.1063/1.1712886