ISSN 2304-6600 (Online)
ISSN 1997-0935 (Print)



ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ, ПОДЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯ. МЕХАНИКА ГРУНТОВ

Развитие неразрушающих методов предварительной геотехнической оценки грунтовых оснований

  • Антипов Вадим Валерьевич - Пермский национальный исследовательский политехнический университет (ПНИПУ)
  • Офрихтер Вадим Григорьевич - Пермский национальный исследовательский политехнический университет (ПНИПУ)
DOI: 10.22227/1997-0935.2018.12.1448-1473
Страницы: 1448-1473
Введение. Для проведения оперативной предварительной геотехнической оценки грунта можно использовать современные неразрушающие методы, одним из которых является многоканальный анализ поверхностных волн (МАПВ), позволяющий в короткие сроки и с минимальными затратами измерить скорости поперечных волн и построить волновой разрез исследуемого напластования. От полученных скоростей можно перейти к начальному модулю сдвига при малых деформациях. Однако для оценки деформационных характеристик грунтов необходимы модули деформации, прямым методом определения которых в полевых условиях являются штамповые испытания. Цель выполненных исследований - установление корреляционной зависимости между модулем деформации, полученным из штамповых испытаний, и начальным модулем сдвига, определенным по данным волнового анализа методом МАПВ. Материалы и методы. Штамповые испытания проводились штампами различной площади. По полученным графикам зависимости осадки штампа от нагрузки рассчитывался модуль деформации. Для проведения сравнительного анализа значения модулей деформации различных штампов приводились к модулю деформации штампа площадью 5000 см2 с помощью поправочных коэффициентов. Волновой анализ осуществлялся активным методом МАПВ. Результаты. В процессе сравнительного анализа определен коэффициент корреляции между модулем деформации и начальным модулем сдвига для двух случаев: модуль деформации определен строго по ГОСТ 20276-2012; модуль деформации определен для интервала нагружения 0,050-0,125 МПа. В первом случае установлена характерная зависимость уменьшения коэффициента корреляции в интервале 0,474-0,147 при увеличении удельного веса грунта в интервале 16,3-20,7 кН/м3. Представлены уравнения регрессии для обоих рассматриваемых случаев. Выводы. По результатам полевых испытаний установлена зависимость между результатами штамповых испытаний и волнового анализа методом МАПВ. Полученное эмпирическое уравнение регрессии позволяет оценить величину модуля деформации грунта по результатам волнового анализа и оперативно выполнить геотехническую оценку основания.
  • штамповые испытания;
  • волновой анализ;
  • многоканальный анализ поверхностных волн;
  • модуль деформации;
  • начальный модуль сдвига;
  • геотехническая оценка основания;
Литература
  1. Park C.B., Miller R.D., Xia J. Multichannel analysis of surface waves // Geophysics. 1999. Vol. 64. Issue 3. Pp. 800-808. DOI: 10.1190/1.1444590
  2. Park C.B., Carnevale M. Optimum MASW survey - revisit after a decade of use // GeoFlorida. 2010. Pp. 1303-1312. DOI: 10.1061/41095(365)130
  3. Park C.B. Imaging dispersion of MASW data - full vs. selective offset scheme // Journal of Environmental and Engineering Geophysics. 2011. Vol. 16. Issue. 1. Pp. 13-23. DOI: 10.2113/JEEG16.1.13
  4. Louie J.N. Faster, better: shear-wave velocity to 100 meters depth from refraction microtremor arrays // Bulletin of the Seismological Society of America. 2001. Vol. 91. Issue 2. Pp. 347-364. DOI: 10.1785/0120000098
  5. Foti S. Multistation methods for geotechnical characterization using surface waves. PhD thesis. Italy : Politechnico di Torino, 2012. 251 p. DOI: 10.6092/polito/porto/2497212
  6. Foti S., Lai C.G., Rix G.J., Strobbia C. Surface wave methods for near-surface site characterization. London : CRC Press, 2015. 488 p. DOI: 10.1201/b17268
  7. Suto K. Multichannel analysis of surface waves (MASW) for investigation of ground competence: an introduction, in “Engineering Advances in Earthworks” // Australian Geomechanics Society. 2007. Pp. 71-81.
  8. McGrath T., Long M., O’Connor P., Trafford A., Ward D. Multichannel analysis of surface waves (MASW) for offshore geotechnical investigations // Proceedings of the fifth International Conference of geotechnical and geophysical site characterisation (ISSMGE TC-102 - ISC’5), gold coast, Queensland, Australia, 5-9 September 2016 / Australian Geomechanics Society. 2016. Pp. 911-916.
  9. Pegah E., Liu H. Application of near-surface seismic refraction tomography and multichannel analysis of surface waves for geotechnical site characterizations: A case study // Engineering Geology. 2016. Vol. 208. Pp. 100-113. DOI: 10.1016/j.enggeo.2016.04.021
  10. Madun A., Ahmad Supa’at M.E., Ahmad Tajudin S.A., Zainalabidin M.H., Sani S., Yusof M.F. Soil investigation using multichannel analysis of surface wave (MASW) and borehole // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2016. No. 11 (6). Pp. 3759-3763.
  11. Schofield N.B., Burke R.W. CPT, DMT and MASW allowing economic design of a large residential project over soft soils // Proceedings of the fifth International Conference of geotechnical and geophysical site characterisation (ISME TC-102 - ISC’5), gold coast, Queensland, Australia, 5-9 September 2016 / Australian Geomechanics Society. 2016. Pp. 1039-1044.
  12. Lu Z., Wilson G.V. Imaging a soil fragipan using a high-frequency multi-channel analysis of surface wave method // Journal of Applied Geophysics. 2017. Vol. 143. Pp. 1-8. DOI: 10.1016/j.jappgeo.2017.05.011
  13. Mi B., Xia J., Shen C., Wang L., Hu Y., Cheng F. Horizontal resolution of multichannel analysis of surface waves // Geophysics. 2017. Vol. 82. Issue 3. Pp. EN51-EN66. DOI: 10.1190/geo2016-0202.1
  14. Li C., Ashlock J.C., Lin S., Vennapusa P.K.R. In situ modulus reduction characteristics of stabilized pavement foundations by multichannel analysis of surface waves and falling weight deflectometer tests // Construction and Building Materials. 2018. Vol. 188. Pp. 809-819. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.08.163
  15. Taipodia J., Dey A. Impact of strike energy on the resolution of dispersion image in active MASW survey // Proceedings of GeoShanghai 2018 International Conference: Multi-physics Processes in Soil Mechanics and Advances in Geotechnical Testing. 2018. Pp. 419-427. DOI: 10.1007/978-981-13-0095-0_47
  16. Ofrikhter V.G., Ofrikhter I.V. Investigation of municipal solid waste massif by method of multichannel analysis of surface waves // Japanese Geotechnical Society Special Publication. 2016. Vol. 2. Issue 57. Pp. 1956-1959. DOI: 10.3208/jgssp.tc215-01
  17. Антипов В.В., Офрихтер В.Г. Современные неразрушающие методы изучения инженерно-геологического разреза // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. 2016. Т. 7. № 2. С. 37-49. DOI: 10.15593/2224-9826/2016.2.04
  18. Антипов В.В., Офрихтер В.Г., Шутова О.А. Исследование верхней части разреза грунтовой толщи экспресс-методами волнового анализа // Вестник МГСУ. 2016. № 12. С. 44-60. DOI: 10.22227/1997-0935.2016.12.44-60
  19. Шутова О.А., Пономарев А.Б., Антипов В.В., Офрихтер В.Г. Применение неразрушающих методов определения механических характеристик грунта при численном моделировании динамических воздействий на существующее здание // Академический вестник УралНИИпроект РААСН. 2017. № 1. С. 74-78.
  20. Антипов В.В., Офрихтер В.Г., Пономарев А.Б., Шутова О.А. Численное моделирование динамического воздействия от одиночного транспортного средства на существующее здание // Известия КГАСУ. 2017. № 3. С. 131-138.
  21. Robertson P.K. Interpretation of cone penetration tests - a unified approach // Canadian Geotechnical Journal. 2009. Vol. 46. Issue 11. Pp. 1337-1355. DOI: 10.1139/T09-065
  22. Verruijt A. Soil dynamics. Delft, Netherlands : Delft University of Technology. 2008. 417 p.
  23. Ишихара К. Поведение грунтов при землетрясениях: пер. с англ. СПб. : НПО «Геореконструкция-Фундаментпроект», 2006. 383 с.
  24. Каширский В.И. Сравнительный анализ деформационных характеристик грунтов, получаемых лабораторными и полевыми методами // Геотехника. 2014. № 5-6. С. 32-44.
  25. Калугина Ю.А., Кек Д., Пронозин Я.А. Расчетныe модули деформации грунта согласно национальным стандартам России и Германии // Инженерно-строительный журнал. 2017. № 7 (75). С. 139-149. DOI: 10.18720/MCE.75.14
  26. Болдырев Г.Г., Скопинцев Д.Г. Методические вопросы определения модулей деформации дисперсных грунтов // Инженерные изыскания. 2016. № 10-11. С. 24-37.
  27. Лушников В.В. Развитие прессиометрического метода испытаний грунтов в России // Геотехника. 2014. № 5-6. С. 46-61.
  28. Mayne P.W. Stress-strain-strength-flow parameters from enhanced in-situ tests // Proceedings International Conference on In-Situ Measurement of Soil Properties and Case Histories. Bali, Indonesia : Parahyangan Catholic University, 2001. Pp. 27-48.
СКАЧАТЬ (RUS)