Разработка методики расчета перекрестно-балочного фундамента на наклонном основании, осложненного карстово-провальными процессами

Введение. Разработана расчетная схема провально-карстовой воронки на закарстованных территориях с использованием результатов лабораторных экспериментальных исследований, позволяющая определить форму и размер карстового провала в зависимости от диметра (радиуса) карстовой полости, глубины ее залегания, угла наклона основания и угла внутреннего трения грунтов, слагающих склон.

Материалы и методы. Приведена методика расчета нормальных контактных напряжений в наклонном грунтовом основании под подошвой перекрестно-балочного фундамента при образовании карстово-провальных воронок. Рассмотрены три основных случая расположения карстовой полости в массиве склона при наиболее неблагоприятном расположении карстовой полости относительно конструкций перекрестно-балочного фундамента.

Результаты. Получена аналитическая зависимость, позволяющая определить теоретическое значение расчетного значения диаметра Lc полости в наклонном основании, а также установить основные расчетные зависимости для установления нормальных контактных напряжений, которые дают возможность оценить изменения параметров НДС работы перекрестно-балочного фундамента после обрушения свода полости и образования сложной формы воронки обрушения.

Выводы. Разработанная методика удобна в применении для качественной оценки проектных решений при проектировании перекрестно-балочных фундаментов на наклонном основании на карстоопасных территориях. Полученные вариантные расчетные значения основных параметров НДС по предложенной методике позволят использовать рациональные конструктивные решения при проектировании.

1. Аникеев А.В., Рагозин А.Л., Селезнев В.Н. Оценка геологического риска на участке городского строительства // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2007. № 6. С. 547–560. EDN IBCDKZ.

2. Леоненко В.М., Леоненко М.В., Толмачев В.В. Определение параметров проектирования противокарстовой защиты в рамках геотехнической системы «карст-сооружение» // Оценка и управление природными рисками : мат. Всерос. конф. «Риск–2006». 2006. С. 315–318.

3. Tolmachev V., Leonenko M. Experience in collapse risk assessment of building on covered karst landscapes in Russia // Karst Management. 2011. Pp. 75–102. DOI: 10.1007/978-94-007-1207-2_4

4. Амеличев Г.Н., Вахрушев Б.А., Самохин Г.В., Токарев С.В. Особенности инженерных изысканий на закарстованных территориях в пределах Крымского п-ова // Изучение опасных природных процессов и геотехнический мониторинг при инженерных изысканиях : мат. Общерос. науч.-практ. конф. 2023. С. 72–92. EDN URNRRM.

5. Вахрушев Б.А. Районирование карста Крымского полуострова // Speleology and Karstology. 2009. № 3. С. 39–46. EDN RCVUYD.

6. Барыкин Б.Ю., Барыкин А.Б., Морозов В.В. Здания и сооружения на сложном рельефе : учебно-методическое пособие. Симферополь : Институт «Академия строительства и архитектуры», 2022. 74 с.

7. Aktürk Ö., Drumm E.C., Tutluogˇlu L., Akgün H. Undrained stability of residual soil in karst // Sinkholes and the Engineering and Environmental Impacts of Karst. 2008. Pp. 223–232. DOI: 10.1061/41003(327)22

8. Newton J.G. Development of Sinkholes Resulting From Man’s Activities in the Eastern United States // Circular. 1987. DOI: 10.3133/cir968

9. Waltham T., Bell F., Culshaw M. Sinkholes and subsidence: karst and cavernous rocks in engineering and construction. Springer Praxis, 2005.

10. Zhou W., Beck B.F. Management and mitigation of sinkholes on karst lands: an overview of practical applications // Environmental Geology. 2008. Vol. 55. Pp. 837–851. DOI: 10.1007/s00254-007-1035-9

11. Roscoe K.H. The influence of strains in soil mechanics // Géotechnique. 1970. Vol. 20. Issue 2. Pp. 129–170. DOI: 10.1680/geot.1970.20.2.129

12. Salvati R., Tharp T.M., Capelli G. Conceptual model for geotechnical evaluation of sinkhole risk in the Latium Region // Geotechnical and Environmental Applications of Karst Geology and Hydrology. Lisse : Swets & Zeitlinger, 2001. Pp. 163–167.

13. Tharp T.M. Cover-collapse sinkhole formation and soil plasticity // Sinkholes and the Engineering and Environmental Impacts of Karst. 2003. Pp. 110–123. DOI: 10.1061/40698(2003)9

14. Аникеев А.В. Провалы и воронки оседания в карстовых районах: механизмы образования, прогноз и оценка риска. М. : РУДН, 2017. 328 с. EDN ZSLFBT.

15. Саваренский И.А., Миронов Н.А. Руководство по инженерно-геологическим изысканиям в районах развития карста. М., 1995. 167 c.

16. Евтушенко С.И., Зеленин Е.В. Модельные исследования взаимодействия перекрестно-балочного фундамента и наклонного основания над карстовой полостью // Строительство и архитектура. 2023. Т. 11. № 4. С. 8. DOI: 10.29039/2308-0191-2023-11-4-8-8. EDN OIBIJK.

17. Барыкин А.Б. Модельные исследования деформаций оснований перекрестно-балочных фундаментов на склонах // Строительная механика и расчет сооружений. 2017. № 3 (272). С. 68–75. EDN YPJJIT.

18. Барыкин А.Б. Экспериментально-теоретические основы взаимодействия перекрестно-балочных фундаментов с наклонным основанием : дис. … канд. тех. наук. Волгоград, 2018. 184 с. EDN SSOIFD.