Исследование деформационных характеристик оттаивающих грунтов различного состава при статических и динамических нагрузках

DOI: 10.37153/2618-9283-2026-2-70-85

Авторы:  
Рубрики:    Основания и фундаменты, подземные сооружения   
Ключевые слова: оттаивающий грунт, оттаивание, осадка, модуль деформации, коэффициент оттаивания, коэффициент сжимаемости, статическая нагрузка, динамическая нагрузка, коэффициент виброползучести, корреляция
Аннотация:

Введение. Представлена методика экспериментальных исследований определения деформационных характеристик оттаивающих грунтов (модуля деформации, коэффициента оттаивания, коэффициента сжимаемости) различного гранулометрического состава при статических и динамических нагрузках. Актуальность исследования обусловлена интенсивным освоением территорий криолитозоны и необходимостью учета специфических условий работы оснований сооружений, подверженных динамическим воздействиям.

Цель. Экспериментальное определение деформационных характеристик оттаивающих грунтов различного гранулометрического состава при статических и динамических нагрузках и разработка методики учета влияния вибрационных воздействий на деформируемость оснований сооружений в условиях криолитозоны.

Материалы и методы. Испытания проводились на модифицированном компрессионном приборе, оборудованном устройством для создания вибрационной нагрузки с регулируемой частотой в заданном диапазоне. Исследования проводились при регулируемом температурном режиме оттаивания. Исследованы образцы песков, супесей, легких и тяжелых суглинков из районов строительства транспортной инфраструктуры Ямало-Ненецкого автономного округа. Район исследований расположен в зоне прерывистого распространения многолетнемерзлых пород.

Результаты и обсуждение. Определены коэффициенты оттаивания, коэффициенты сжимаемости и модули деформации оттаивающих грунтов в статическом и динамическом режимах нагружения. Экспериментально установлено существенное снижение деформационных характеристик грунтов при вибрационном воздействии по сравнению со статическим нагружением. Введено понятие коэффициента виброползучести оттаивающего грунта, характеризующего снижение модуля деформации оттаивающего грунта при динамическом воздействии. Данный коэффициент определяется как отношение модуля деформации при вибрационном нагружении к модулю деформации при статическом нагружении. Установлено, что коэффициент виброползучести зависит от гранулометрического состава грунта и является интегральной характеристикой, отражающей влияние динамического воздействия на деформируемость оттаивающего грунта. Глинистые грунты показали более значительное снижение деформационных характеристик при вибрации. В результате применения метода математического анализа установлены корреляционные зависимости между коэффициентом виброползучести и числом пластичности. Для исследуемых грунтов установлена корреляция между начальной льдистостью мерзлого грунта и коэффициентом виброползучести. Показано, что процесс накопления осадок при вибрационном воздействии имеет свою специфику. 

Выводы. Результаты исследований могут быть использованы при проектировании оснований сооружений в криолитозоне, а также для корректировки нормативных документов в части учета динамических воздействий на оттаивающие грунты.

Список литературы:

1. Ершов Э.Д. Общая геокриология. М.: Изд-во МГУ, 2002. 682 с.

2. Цытович Н.А. Механика мерзлых грунтов. М.: Высшая школа, 1973. 446 с.

3. СП 25.13330.2020. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. М.: Минстрой России, 2021. 98 с.

4. СП 22.13330.2016. Основания зданий и сооружений. М.: Минстрой России, 2016. 220 с.

5. ГОСТ 12248.5-2020. Грунты. Определение характеристик деформируемости методом компрессионного сжатия. М.: Стандартинформ, 2020. 24 с.

6. Царапов М.Н. Влияние динамических нагрузок на формирование деформационных свойств оттаивающих грунтов в основании опоры моста // Путь и путевое хозяйство. 2025. № 2. С. 20–23.

7. Иванов П.Л. Грунты и основания гидротехнических сооружений. Механика грунтов. М.: Высшая школа, 1985. 352 с.

8. Вознесенский Е.А. Динамическая неустойчивость грунтов. Изд. Стереотип. М.: ЛЕНАНД, 2025. 264 с.

9. Маслов Н.Н. Условия устойчивости водонасыщенных песков. М.: Госэнергоиздат, 1959. 238 с.

10. Роман Л.Т., Царапов М.Н., Котов П.И. и др. Пособие по определению физико-механических свойств промерзающих, мерзлых и оттаивающих дисперсных грунтов. М.: КДУ, 2018. 188 с.

11. Котов П.И., Роман Л.Т., Царапов М.Н. Влияние условий оттаивания и уплотнения на деформационные характеристики оттаивающих грунтов // Вестник Московского университета. Серия 4. Геология. 2017. № 1. С. 52–58.

12. Геокриология СССР. Западная Сибирь / Под ред. Э.Д. Ершова. М.: Недра. 1989. 454 с.

13. Кальбергенов Р.Г., Котов П.И., Царапов М.Н. Определение деформационных характеристик оттаивающих грунтов методом трёхосного сжатия // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2019. № 1. С. 28–32.

14. Царапов М. Н. Влияние динамических нагрузок на формирование деформационных свойств оттаивающих грунтов // Путь и путевое хозяйство. 2025. № 2. С.6.

15. Царапов М.Н., Котов П.И., Волохов С.С. и др. Обобщение экспериментальных и теоретических исследований физико-механических свойств грунтов Центральной Якутии. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2020. 162 с.