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.

Введение. В связи с развитием высокоскоростного железнодорожного транспорта, автомобильных дорог высокой интенсивности с повышенной скоростью движения до 110 и 130 км в час и т.д. остро стоит потребность в снижении уровня вибраций на здания и сооружения различного назначения.

Цель. Приведены теоретические и экспериментальные исследования предложенного специального способа защиты при создании экрана из аэрированного грунта в промежутке между зоной техногенного динамического воздействия и существующими зданиями и сооружениями.

Материалы и методы. В теоретических исследованиях для лабораторного эксперимента была рассмотрена задача о распространении упругих волн в полубесконечном стержне, содержащем низкомодульную упругую вставку. Лабораторными опытами были проведены специальные исследования степени и стабильности аэрации грунтовой водонасыщенной среды для оценки модуля упругости аэрированного водонасыщенного грунта.                                 В экспериментальных исследования на лабораторным стенде трамбовка сбрасывалась на водонасыщенный грунт, подготовленный в удлиненном баке, а ускорения колебаний грунта фиксировались датчиками. Для натурных условий теоретические исследования   были проведены, с учётом затухания волн деформаций в аэрированном слое грунта, при взрывах зарядов в грунтах основания. Опытное апробирование исследованного способа было проведено для защиты жилого здания от интенсивной вибрации, вызываемой колебаниями железнодорожных путей при прохождении поездов.

Результаты. Даются основные рекомендации для практического применения данного предложения в гидротехническом, железнодорожном, автомобильном и других видах строительства.

Выводы. Повышение эффекта вибродинамической защиты зданий и сооружений от техногенных динамических воздействий может быть достигнуто при создании   экрана из аэрированного грунта на пути распространения упругих волн. В теоретических исследованиях и экспериментальных лабораторных исследованиях получено снижение амплитуд смещений поверхностного слоя водонасыщенного грунта в 2–3 раза. Ожидается, что в натурных условиях, с учётом затухания волн деформаций в аэрированном слое грунта, ускорения колебаний грунта могут быть снижены в 6 – 15 раз. Опытное апробирование исследованного способа защиты показало его высокую эффективность.

В работе приведены результаты расчёта гравитационных подпорных стенок различного типа (железобетонной уголковой с передней консолью и массивной армированной бетонной) без учёта и с учётом трения грунта при расчёте на эксплуатационную статическую и сейсмическую нагрузки. Расчёты были проведены для заданных размеров подпорных стенок и характеристик грунтов обратной засыпки из песчаных грунтов на слабых глинистых грунтах основания. На основании этого была получена зависимость для определения угла трения грунта о тыловую поверхность стенки при сейсмической нагрузке различной интенсивности. В работе подчёркивается, что полученные результаты расчёта вполне согласуются с данными исследований о поведении песчаных грунтов при динамических волновых нагрузках.

В статье излагаются наиболее важные аспекты и приводятся основные результаты расчёта и проектирования гравитационной подпорной стенки железобетонной уголковой с передней консолью и массивной армированной бетонной на сейсмическую нагрузку. Даётся сравнительный анализ проведенных расчетов для эксплуатационного случая при статической и сейсмической нагрузке для широкого диапазона исходных данных. Подчёркивается, что при проектировании основания подпорной стенки не допускается разжижение песчаных грунтов засыпки и подушки в её основании, что приведёт к катастрофической потере несущей способности грунтов основания и устойчивости подпорной стенки. Для повышения устойчивости структуры песчаных грунтов процессу разжижения должны применяться разработанные автором эффективные вибродинамические методы их уплотнения.

В развитие известного
решения автором статьи в основу расчёта подпорной стенки на сейсмическое
воздействие впервые вводится условие по недопущению разжижения песчаных грунтов
обратной засыпки и песчаной подушки в основании подпорной стенки (в случае её
устройства), которое вызовет катастрофическую потерю устойчивости подпорной
стенки и несущей способности основания. С этой позиции в статье излагаются
особенности расчёта гравитационной подпорной стенки на сейсмическое
воздействие. Подчёркивается, что для повышения устойчивости структуры песчаных
грунтов процессу разжижения должны применяться разработанные автором статьи
эффективные вибродинамические способы консолидации грунтов, которые позволяют
уплотнять песчаные грунты до заданных механических характеристик, исключающих
процесс их разжижения при сейсмическом воздействии.