vestnikcstroyВестник НИЦ «Строительство»Bulletin of Science and Research Center of Construction2224-94942782-3938АО «НИЦ «Строительство»10.37538/2224-9494-2024-1(40)-70-79IJDSVYvestnikcstroy-372Research ArticleОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ, ПОДЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯFOUNDATIONS, UNDERGROUND STRUCTURESВлияние параметров нагрузок при усилении оползневых склонов нагелями на основе трубчатых винтовых штанг на их несущую способность и прочностные характеристикиInfluence of load parameters during landslide slope reinforcement with soil nails based on self-drilling hollow steel bars on their bearing capacity and strength propertiesХаричкинА. И.KharichkinA. I.

Андрей Игоревич Харичкин, канд. техн. наук, доцент кафедры гидравлики и гидротехнического строительства; заведующий лабораторией механики опасных природно-техногенных процессов и разработки методов инженерной защиты

Ярославское шоссе, д. 26, г. Москва, 129337, Российская Федерация

Рязанский проспект, д. 59, г. Москва, 109428, Российская Федерация

Andrey I. Kharichkin, Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Department of Hydraulics and Hydraulic Engineering; Head of the Laboratory of Hazardous Natural and Technogenic Process Mechanics and Development of Engineering Protection Methods

Yaroslavskoye Shosse, 26, Moscow, 129337, Russian Federation

Ryazanskiy ave., 59, Moscow, 109428, Russian Federation

andrei.kharichkin@gmail.ruБабичД. Д.BabichD. D.

Данил Дмитриевич Бабич, аспирант кафедры гидравлики и гидротехнического строительства; младший научный сотрудник лаборатории механики опасных природно-техногенных процессов и разработки методов инженерной защиты

Ярославское шоссе, д. 26, г. Москва, 129337, Российская Федерация

Рязанский проспект, д. 59, г. Москва, 109428, Российская Федерация

Danil D. Babich, Graduate Researcher, Department of Hydraulics and Hydraulic Engineering; Junior Researcher, Laboratory of Hazardous Natural and Technogenic Process Mechanics and Development of Engineering Protection Methods

Yaroslavskoye Shosse, 26, Moscow, 129337, Russian Federation

Ryazanskiy ave., 59, Moscow, 109428, Russian Federation

danil.babich@gmail.comГалимовИ. М.GalimovI. M.

Илья Мидхатович Галимов, канд. техн. наук, доцент кафедры гидравлики и гидротехнического строительства; научный сотрудник лаборатории механики опасных природно-техногенных процессов и разработки методов  инженерной защиты

Ярославское шоссе, д. 26, г. Москва, 129337, Российская Федерация

Рязанский проспект, д. 59, г. Москва, 109428, Российская Федерация

Ilya M. Galimov, Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Department of Hydraulics and Hydraulic Engineering; Researcher, Laboratory of Hazardous Natural and Technogenic Process Mechanics and Development of Engineering Protection Methods, Research Institute of Bases and Underground Structures named after N.M. Gersevanov

Yaroslavskoye Shosse, 26, Moscow, 129337, Russian Federation

Ryazanskiy ave., 59, Moscow, 109428, Russian Federation

iljagalimov@mail.ruЧернятинД. В.ChernyatinD. V.

Дмитрий Владимирович Чернятин, аспирант кафедры гидравлики и гидротехнического строительства; младший научный сотрудник лаборатории механики опасных природно-техногенных процессов и разработки методов инженерной защиты

Ярославское шоссе, д. 26, г. Москва, 129337, Российская Федерация

Рязанский проспект, д. 59, г. Москва, 109428, Российская Федерация

тел.: +7 (926) 129-29-80

Dmitriy V. Chernyatin, Graduate Researcher, Department of Hydraulics and Hydraulic Engineering; Junior Researcher, Laboratory of Hazardous Natural and Technogenic Process Mechanics and Development of Engineering Protection Methods

Yaroslavskoye Shosse, 26, Moscow, 129337, Russian Federation

Ryazanskiy ave., 59, Moscow, 109428, Russian Federation

chernyatin94@mail.ruФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» (НИУ МГСУ); Научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений (НИИОСП) им. Н.М. Герсеванова АО «НИЦ «Строительство»РоссияMoscow State University of Civil Engineering (National Research University); Research Institute of Bases and Underground Structures named after N.M. Gersevanov, JSC Research Center of ConstructionRussian Federation2024260320244017079Copyright © Харичкин А.И., Бабич Д.Д., Галимов И.М., Чернятин Д.В., 20242024Харичкин А.И., Бабич Д.Д., Галимов И.М., Чернятин Д.В.Kharichkin A.I., Babich D.D., Galimov I.M., Chernyatin D.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.cstroy.ru/jour/article/view/372Введение

Введение. Взаимодействие нагелей с грунтовым основанием представляет большой интерес для специалистов-геотехников. Метод повышения устойчивости оползневых склонов грунтовыми нагелями зарекомендовал себя как достаточно универсальный и экономически эффективный. Однако процесс разработки проектных решений с применением нагелей выполняется с использованием эмпирических и полуэмпирических методов, которые не учитывают влияние отдельных параметров нагрузок при усилении оползневых склонов нагелями на основе трубчатых винтовых штанг на их несущую способность и прочностные характеристики.

Целью работы является вычисление наиболее эффективного угла заложения нагелей в откосе, а также определение характеристик перемещения грунта оползневого склона по потенциальной поверхности скольжения и их влияния на несущую способность нагеля и его прочностные характеристики.

Материалы и методы

Материалы и методы. Выполнен обзор одиннадцати научных источников по исследованиям влияния параметров нагрузок при усилении оползневых склонов нагелями на основе трубчатых винтовых штанг на их несущую способность и прочностные характеристики. Для анализа отбирались источники, наиболее близкие к теме исследования. При проведении расчета использовался программный комплекс PLAXIS 2D.

Результаты

Результаты. По результатам расчета и анализа литературы были сделаны выводы об оптимальном угле заложения нагелей в откосе, который соответствует значению в диапазоне от 0° до 5° к горизонту. Также исследование показало, что развитие сдвиговых напряжений вдоль нагеля происходит неравномерно во времени, а допущение о постоянном значении сдвиговых напряжений по всей длине нагеля или корня анкера может привести к завышению значения несущей способности по грунту.

Выводы

Выводы. Полученные результаты показали, что изучение влияния параметров нагрузок при усилении оползневых склонов нагелями является актуальной темой и подтверждает необходимость ее дальнейшего детального исследования.

Introduction

Introduction. Soil nails are widely used to reinforce landslide slopes and ground-retaining structures in many countries, including Russia. The interaction of soil nails with the soil base is of high interest to both engineers and researchers. The method of increasing the stability of landslide slopes with soil nails has proved to be versatile and cost-effective. However, the process of designing soil nails is usually carried out using empirical and semi-empirical methods that may ignore a number of important factors.

Aim

Aim. To determine the most optimal angle of soil nail inclination, as well as to analyze the characteristics of soil movement of a landslide slope along a potential sliding surface and their influence on the bearing capacity of the soil nail and its strength characteristics.

Materials and methods

Materials and methods. A review of scientific publications on the influence of load parameters during landslide slope reinforcement with soil nails based on self-drilling hollow steel bar on their bearing capacity and strength properties was carried out. The review sample included 11 publications most relevant to the topic under study. Calculations were carried out using the PLAXIS 2D software environment.

Results

Results. The conducted calculations and literature review allowed the optimal angle of soil nail inclination in the slope to be established, which corresponds to a value ranging from 0° to 5° to the horizon. The study also showed that the development of shear stresses along the soil nail in time exhibits a non-uniform nature. Therefore, the assumption of a constant value of shear stresses along the entire length of the nail or anchor root can lead to an overestimation of the soil bearing capacity.

Conclusions

Conclusions. The obtained results have confirmed the relevance of further research into the influence of load parameters during the reinforcement of landslide slopes using soil nails.

нагельгрунтовый массивсклоноткосустойчивостьнесущая способностьгрунтовый анкерпротивооползневая защитасваямикросваятрубчатая винтовая штангаТВШнагельное полечисленное моделированиеsoil nailsoil massslopestabilitybearing capacityground anchorreinforcementpilemicropilehollow steel barself-drilling rodsoil nails fieldnumerical modelingReferencesNajafi N., Kalehsar R.I., Khodaei M., Dehghan A.N., Karroubi A. Effect of installation angle on pull-out resistance of nails in soil slopes. SN Applied Sciences. 2021;3:723. https://doi.org/10.1007/s42452-021-04705-2Najafi N., Kalehsar R.I., Khodaei M., Dehghan A.N., Karroubi A. Effect of installation angle on pull-out resistance of nails in soil slopes. SN Applied Sciences. 2021;3:723. https://doi.org/10.1007/s42452-021-04705-2Zhou W.-H., Yin J.-H. A simple mathematical model for soil nail and soil interaction analysis. Computers and Geotechnics. 2008;35(3):479–488. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2007.07.001Zhou W.-H., Yin J.-H. A simple mathematical model for soil nail and soil interaction analysis. Computers and Geotechnics. 2008;35(3):479–488. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2007.07.001Chalmovský J., Mica L. The load-displacement behaviour of ground anchors in fine grained soils. Acta Polytechnica CTU Proceedings. 2018;16:18–24. https://doi.org/10.14311/APP.2018.16.0018Chalmovský J., Mica L. The load-displacement behaviour of ground anchors in fine grained soils. Acta Polytechnica CTU Proceedings. 2018;16:18–24. https://doi.org/10.14311/APP.2018.16.0018Ostermayer H. Construction, carrying behaviour and creep characteristics of ground anchors. In: Diaphragm Walls & Anchorages. London: ICE Publishing; 1975, pp. 141–151.Ostermayer H. Construction, carrying behaviour and creep characteristics of ground anchors. In: Diaphragm Walls & Anchorages. London: ICE Publishing; 1975, pp. 141–151.Scheele F. Tragfahigkeit von Verpressankern in nichtbindigen Boden Neue Erkentnisse durch Dehnungsmessungen im Verankerungsbereich. Technische Universität München; 1981.Scheele F. Tragfahigkeit von Verpressankern in nichtbindigen Boden Neue Erkentnisse durch Dehnungsmessungen im Verankerungsbereich. Technische Universität München; 1981.Barley A.D., Littlejohn S. The single bore multiple anchor system. In: Ground anchorages and anchored structures. Proceedings of the international conference organized by the Institution of Civil Engineers and held in London, UK, on 20–21 March 1997. Thomas Telford Publishing; 1997, pp. 65–75.Barley A.D., Littlejohn S. The single bore multiple anchor system. In: Ground anchorages and anchored structures. Proceedings of the international conference organized by the Institution of Civil Engineers and held in London, UK, on 20–21 March 1997. Thomas Telford Publishing; 1997, pp. 65–75.Woods R.I., Barkhordari K., Littlejohn S. The influence of bond stress distribution on ground anchor design. In: Ground anchorages and anchored structures. Proceedings of the international conference organized by the Institution of Civil Engineers and held in London, UK, on 20–21 March 1997. Thomas Telford Publishing; 1997, pp. 55–64.Woods R.I., Barkhordari K., Littlejohn S. The influence of bond stress distribution on ground anchor design. In: Ground anchorages and anchored structures. Proceedings of the international conference organized by the Institution of Civil Engineers and held in London, UK, on 20–21 March 1997. Thomas Telford Publishing; 1997, pp. 55–64.Barley A.D. Theory and practice of the single bore multiple anchor system. In: Anker in Theorie und Praxis. Proc. Int. Symposium. Salzburg; 1995, pp. 297–301.Barley A.D. Theory and practice of the single bore multiple anchor system. In: Anker in Theorie und Praxis. Proc. Int. Symposium. Salzburg; 1995, pp. 297–301.Gassler G. Vernagelte gelandesprunge – tragverhalten und standsicherheit [PhD thesis]. University of Karlsruhe; 1987.Gassler G. Vernagelte gelandesprunge – tragverhalten und standsicherheit [PhD thesis]. University of Karlsruhe; 1987.Pedley M.J. The performance of soil reinforcement in bending and shear [PhD Thesis]. University of Oxford; 1990.Pedley M.J. The performance of soil reinforcement in bending and shear [PhD Thesis]. University of Oxford; 1990.Sawicki A. Mechanics of reinforced soil. Rotterdam, Brookfield, Vt: Balkema; 2000.Sawicki A. Mechanics of reinforced soil. Rotterdam, Brookfield, Vt: Balkema; 2000.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.