Владимир Исаакович Шейнин, д-р техн. наук, профессор, заведующий лабораторией надежности и геотехнического контроля
Рязанский проспект, д. 59, г. Москва, 109428, Российская Федерация
Vladimir I. Sheinin, Dr. Sci. (Engineering), Professor, Laboratory Head, Laboratory of Reliability and Geotechnical Control
Ryazanskiy ave., 59, Moscow, 109428, Russian Federation
Владимир Александрович Ковалев, канд. техн. наук, заведующий лабораторией естественных оснований и конструкции
Рязанский проспект, д. 59, г. Москва, 109428, Российская Федерация
Vladimir A. Kovalev, Cand. Sci. (Engineering), Laboratory Head, Laboratory of Natural Foundations and Structures
Ryazanskiy ave., 59, Moscow, 109428, Russian Federation
Антон Борисович Патрикеев, заместитель заведующего лабораторией естественных оснований и конструкции
Рязанский проспект, д. 59, г. Москва, 109428, Российская Федерация
Anton B. Patrikeev, Deputy Head, Laboratory of Natural Foundations and Structures
Ryazanskiy ave., 59, Moscow, 109428, Russian Federation
Михаил Львович Холмянский, канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории надежности и геотехнического контроля
Рязанский проспект, д. 59, г. Москва, 109428, Российская Федерация
Mikhail L. Kholmyanskiy, Cand. Sci. (Engineering), Leading Researcher, Laboratory of Reliability and Geotechnical Control
Ryazanskiy ave., 59, Moscow, 109428, Russian Federation
Введение. Рекомендуемая методика оценки карстовой опасности включает сравнение размера полости у кровли карстующегося массива с «критическим» размером, обеспечивающим возможность сдвига цилиндрического объема в грунтовой толще. Схема расчета «критического» размера, предложенная 40 лет назад, широко применяется, доказав прикладную эффективность. Однако в некоторых условиях ее использование приводит к неверной оценке условий развития провала, т. е. к неверным решениям о параметрах противокарстовых мероприятий.
Цель исследования – уточнение методики расчета «критического размера», зависящего от строения толщи и характеристик грунтов, а также от нагрузки от фундамента.
Материалы и методы. Расчетные соотношения, преобразованные для компьютерных вычислений, корректируются введением переменного значения коэффициента устойчивости, уточнением схем учета влияния поверхностной нагрузки на действующие по боковой поверхности «сдвигающегося» объема усилия и учетом, при выполнении условий устойчивости грунтового цилиндра в целом, возможности разрушения нижнего несущего слоя грунта, который моделируется как защемленная пластина, загружаемая по двум различным схемам в зависимости от свойств вышележащих грунтов.
Результаты. Проведен анализ результатов сопоставительных расчетов, выполненных с использованием пакета «МАТКАД» для «типовых» условий, и получены выводы о значимости предлагаемых корректировок.
Выводы. При определении критического размера необходимо введение стандартных для геотехники значений коэффициента устойчивости «сдвигающегося» грунтового объема.
При рекомендуемом на «карстоопасных» территориях применении плитных фундаментов влияние поверхностной нагрузки на возможность сдвига объема грунта следует учитывать только при определении горизонтальных напряжений на боковой поверхности, причем учет может выполняться по простым, но достаточно обоснованным схемам.
При учете возможности разрушения нижнего слоя образование провала прогнозируется при меньшем пролете полости, чем по предлагаемым методикам.
Introduction. The procedure currently recommended for karst hazard assessment includes a comparison of the cavity dimensions at the top of the karst massif with a “critical” value, sufficient for a shift of the cylindrical volume in the soil stratum. The scheme of calculating the “critical” value, proposed 40 years ago, is widely used due to its proven efficiency. However, in some cases, this procedure leads to an incorrect assessment of sinkhole development conditions, i.e., to incorrect decisions about the parameters of anti-karst measures.
Aim. To adjust the procedure for calculating the “critical dimensions”, depending on the stratum structure and soil characteristics, as well as the load from the foundation.
Materials and methods. The calculation formulas, transformed for computer calculations, are corrected by the introduction of a variable stability factor, the refinement of the schemes for accounting the effect of a surface load on the forces, acting along the side surface of the “shifting” volume, as well as by accounting, under the fulfillment of conditions for the general stability of a soil cylinder, the possibility of destroying the lower soil bearing layer, which is modeled as the clamped plate, loaded according to two different schemes depending on the properties of overlying soils.
Results. The results of comparative calculations performed using the Mathcad software package for “standard” conditions are analyzed, and conclusions about the significance of the proposed corrections are drawn.
Conclusion. When determining critical dimensions, it is necessary to introduce the values of the stability coefficient for the “shifting” soil volume, which are standard for geotechnics. In the case of using slab foundations, recommended in “karst-hazardous” areas, the effect of a surface load on the soil shift should be taken into account only when determining horizontal stresses on the side surface. Moreover, accounting can be carried out according to simple, but sufficiently justified, schemes. When the possibility of the lower layer destruction is accounted, the formation of a sinkhole is predicted at a smaller cavity span as compared to the proposed procedures.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.