Учет распределения бокового давления несвязного грунта при расчете гибких подпорных конструкций в зависимости от их деформаций

Введение. Сегодня при проектировании гибких подпорных стен и ограждений котлованов наиболее широко используются методы, базирующиеся на классических теориях. Эти подходы предполагают линейное или кусочно-линейное распределение активного давления грунта. Однако реальные подпорные конструкции под нагрузкой подвергаются деформациям, что существенно влияет на перераспределение бокового давления грунта по высоте стенки в пределах призмы обрушения. В статье рассматривается верификация ранее предложенного метода наклонных блоков, который позволяет учитывать перераспределение бокового давления грунта и рассчитывать гибкие подпорные конструкции с учетом реального возникновения НДС в массиве грунта. Даны практические рекомендации по его применению.

Цель. Верификация нового численно-аналитического метода определения бокового давления грунта и разработка практических рекомендаций по учету его перераспределения в активной зоне для гибких подпорных конструкций.

Материалы и методы. Проведено детальное сопоставление расчетных данных вычислений, полученных предложенным методом наклонных блоков с результатами экспериментальных исследований. Разработан алгоритм применения поправочных коэффициентов, учитывающих перераспределение бокового давления, с демонстрацией на конкретных расчетных примерах.

Результаты. Установлена высокая степень соответствия между расчетными и экспериментальными данными по распределению бокового давления грунта. Наблюдаемое незначительное превышение расчетных значений над экспериментальными объясняется влиянием сил трения на контакте «стенка – грунт». Сравнительный анализ показал, что расхождения между расчетами по таблицам поправочных коэффициентов и методом наклонных блоков (реализованным в специализированном ПО) не превышают 3 %, что подтверждает надежность предлагаемого подхода.

Выводы. Полученные результаты демонстрируют эффективность предложенного метода наклонных блоков для расчета давления на гибкие подпорные конструкции с верхним распорным креплением в зависимости от их деформаций. Сравнительный анализ экспериментальных данных с расчетными результатами показал высокую степень соответствия в характере распределения бокового давления грунта. Разработанные практические рекомендации позволяют с достаточной точностью учитывать перераспределение бокового давления без применения сложных геотехнических программных комплексов, что существенно упрощает инженерные расчеты.

1. <i>Брыксин В.В.</i> Расчет ограждающих конструкций котлованов методом наклонных блоков. Вестник НИЦ «Строительство». 2018;17(2):35–49.

2. <i>Брыксин В.В.</i> Особенности деформирования модели гибкой подпорной стенки и грунта засыпки. Эксперимент в лабораторных условиях. Вестник НИЦ «Строительство». 2024;41(2):103–117. https://doi.org/10.37538/2224-9494-2024-2(41)-103-117.

3. <i>Лазебник Г.Е.</i> Исследование распределения давления грунта на модели гибких одноанкерных подпорных стенок. Основания, фундаменты и механика грунтов. 1966;(2):3–5.

4. <i>Rowe P.W.</i> Anchored Sheet-Pile Walls. Proceedings of the Institution of Civil Engineers. 1952;1(1):27–70. https://doi.org/10.1680/iicep.1952.10942.

5. <i>Гончаров Ю.М.</i> Экспериментальное исследование взаимодействия шпунтового ограждения и грунта. В: Механика грунтов: сб. ст. Москва: Госстройиздат; 1961, Вып. 43, с. 27–41.

6. <i>Раюк В.Ф.</i> Натурные исследования причальной стенки. В: Труды Института. Ленинград: ВНИИГС; 1967, Вып. 24.

7. <i>Дуброва Г.А.</i> Взаимодействие грунта и сооружений. Москва: Речной транспорт; 1963.

8. <i>Tschebotarioff G.P.</i> Large-Scale Model Earth Pressure Tests of Flexible Bulkheads. Transactions of the American Society of Civil Engineers. 1949;114(1):415–454. https://doi.org/10.1061/taceat.0006291.

9. <i>Bransby P.L., Milligan G.W.E.</i> Soil deformations near cantilever sheet pile walls. Geotechnique. 1975;25(2):175–195. https://doi.org/10.1680/geot.1975.25.2.175.

10. <i>Nejjar K., Dias D., Cuira F., Chapron G., Lebissonnais H.</i> Experimental study of the performance of a 32 m deep excavation in the suburbs of Paris. Géotechnique. 2023;73(6):469–479. https://doi.org/10.1680/jgeot.21.00017.

11. <i>Ильичев В.А., Петрухин В.П., Колыбин И.В., Мещанский А.Б., Бахолдин Б.В.</i> Геотехнические проблемы строительства ТРК «Манежная площадь». В: НИИОСП им. Герсеванов – 70 лет. Труды института. Москва: Экономика, строительство, транспорт; 2001, с. 31–38.