Введение. В настоящее время ведется строительство новых и реконструкция существующих портовых комплексов в сейсмоопасных районах строительства России, таких как   Петропавловск-Камчатский, Приморский край, Сахалинская область, включая Курильские острова, Республика Крым, Астраханская область, Республика Дагестан, Донецкая область и другие. Расчет и проектирование больверков по российским нормативным документам при статической нагрузке ведется при угле внутреннего трения песчаного грунта 28^о–30^о, а при расчете на сейсмическую нагрузку не регламентируется. Это соответствует рыхлому сложению грунта, что недопустимо при строительстве сооружений в сейсмоопасных районах строительства. В сейсмоопасных районах строительства расчет шпунтовых стенок типа больверк без учета возможности разжижения грунтов обратной засыпки может привести к значительному повышению горизонтальной нагрузки на шпунтовую стенку, приводящую к обрыву анкерных тяг и разрушению конструкции больверка при сейсмической нагрузке.   

Цель. В статье рассматриваются принципиальные аспекты расчета больверка при недопущении разжижения грунта обратной засыпки. На конкретном примере приводятся основные   размеры конструкции больверка и результаты расчета. Дается общая оценка результатов расчета при устройстве больверка в сейсмоопасных районах строительства.

Материалы и методы. Для выявления условий опасного разжижения водонасыщенных грунтов основания при динамическом воздействии используется соотношение, предложенное проф. Seed H.B. (USA), именуемое им как коэффициентциклического нагружения, связывающий сдвигающие динамические нагружения t_дин. от внешней нагрузки и статические напряжения s_ст в скелете грунта основания. С учетом нагрузок, действующих на подпорную стенку, выражение при проверке устойчивости песчаной обратной засыпки процессу разжижения структуры грунта преобразуется в зависимость ординаты e_а^с активного бокового давления грунта и воды на единицу объема грунта на заданной глубине грунта и вертикальными напряжениями s (_гр) в скелете грунта обратной засыпки (с учетом величины полезной нагрузки q на поверхности грунта). Расчет больверка включает расчет сейсмических нагрузок при заданной балльности землетрясения, определение изгибающего момента в шпунтовой стенке, усилия растяжения в анкерной тяге и глубины забивки шпунта. По максимальному расчетному изгибающему моменту подбирается сортамент шпунта, а по усилию растяжения в анкерной тяге – ее диаметр.

Результаты. Проверка устойчивости грунтов обратной засыпки на уровне дна водоема процессу разжижения грунта показала, что коэффициент циклического нагружения равнялся 0.753, что значительно превышало допустимое значение. Для выполнения условия неразжижения грунта обратной засыпки песчаный грунт должен быть уплотнен в подводной зоне укладки до угла j внутреннего трения от 26 до 34^о. При этом значение коэффициента циклического нагружения снижалось до 0.61. В расчетах угол j внутреннего трения грунта обратной засыпки в надводной зоне принимаем равным 36^о (вместо 28^о до уплотнения). Проведенными расчетами установлено, что свободная высота больверка (от отметки кордона до дна водоема), не должна превышать 12 м при сейсмичности в 9 баллов, что ограничивается существующим сортаментом марки шпунта по расчетному значению момента сопротивления. При моделировании конструкции больверка ориентировочная глубина забивки шпунта t_ш должна приниматься в пределах (0.8 – 0.9) Н.

Выводы. При расчете больверка на сейсмическую нагрузку должна обязательно проводиться проверка устойчивости песчаного грунта обратной засыпки процессу разжижения грунта, что может привести к разрушению конструкции больверка. Проведенными расчетами установлено, что свободная высота больверка не должна превышать 12 м при сейсмичности   9 баллов. С учетом того, что хорошо известно, что при расчете больверка на статическую нагрузку свободная высота больверка не превышает 15 м, можно предположить, что свободная высота больверка не должна превышать 13 и 14 м при сейсмичности 8 и 7 баллов соответственно. Для предотвращения процесса разжижения обратной засыпки больверка должны применяться динамические методы консолидации грунтов. В новой редакции СНиП по сейсмостойкому строительству рекомендуется предусмотреть раздел по расчету сейсмических нагрузок при расчете подпорных стенок, в том числе больверков, включающий проверку возможности разжижения песчаных грунтов обратной засыпки.    

Введение. Вопросу разжижения песчаных грунтов в сейсмоопасных районах строительства посвящены работы отечественных и зарубежных ученых. В последние десятилетия эта важная тема получила особое развитие в США, а также в Японии. Зарубежными учеными разработана детальная методика оценки разжижения грунтов при землетрясении по данным динамического и статического зондирования, изменения скорости распространения поперечных волн. В расчетах используются эмпирические зависимости с учетом содержания пылеватых частиц в песчаных грунтах, подкрепленные опытными данными исследований. Цель. Разработка методики и оценка разжижения грунтов после их уплотнения методом динамической консолидации по данным динамического и статического зондирования при техногенных динамических и сейсмических нагрузках. Материалы и методы. В основу разработанной методики положены исследования зарубежных ученых по оценке разжижения грунтов при землетрясении, а также исследования и рекомендациями российских ученых, в том числе авторов статьи. При оценке возможности разжижения грунтов оснований фундаментов зданий использовались результаты динамического и статического зондирования грунтов, а также отбора проб грунта и осадок грунта после динамической консолидации песчаных грунтов оснований. Результаты. Проведена оценка разжижения грунтов оснований фундаментов зданий и сооружений по данным динамического и статического зондирования. Предложена таблица оценки вероятности разжижения песков при техногенных динамических и сейсмических нагрузках по данным динамического зондирования для включения в новые нормы по сейсмостойкому строительству для проектирования зданий и сооружений. Выводы. При техногенных динамических и сейсмических нагрузках должна проводиться оценка разжижения песчаных грунтов в основании зданий и сооружений. По данным зарубежных ученых при коэффициенте FS безопасности от 1.0 до 1.2 возможно разжижение водонасыщенного слоя толщиной 1.5 м в пределах рассматриваемого основания мощностью 7.3 м (6.3 м водонасыщенного песка перекрытого слоем 1.0 м маловлажного грунта). По анализу результатов можно считать, что при динамическом сопротивлении рd более 5.0 МПа практически невозможно разжижение водонасыщенных песков основания. Оценка возможности разжижения песчаных грунтов по данным статического зондирования показала аналогичные закономерности результатов с данными динамического зондирования. Следует иметь в виду, что данная оценка проводилась по данным зондирования, полученным через 1–3 месяца после динамической консолидации песчаных грунтов оснований.