Научная статья
УДК 624.131.431.1; 626.17; 627.43
DOI: 10.55326/22278400_2022_4_9
Аннотация. Длительность процессов консолидации грунтов, находящихся в основании ГТС, определяется структурой этих грунтов, процессы консолидации могут занимать значительное время (например, консолидация грунтов в основании Городецких шлюзов продолжалась около 50 лет, в основании Волжских шлюзов период консолидации занял около 30 лет). Рассматривается явление разжижения грунтов различного типа, залегающих в основаниях сооружений, как возможная причина аварий и непроектных деформаций на гидротехнических объектах. Процессы разжижения развиваются в несвязных грунтах, поры которых заполнены водой. При динамическом воздействии на такие грунты происходит разрушение структурных связей между частицами, и водонасыщенный грунт приобретает свойства тяжелой вязкой жидкости. В результате земляные основания растекаются, а тяжелые сооружения, расположенные на таких грунтах, тонут в разжиженном грунте. Обобщены методы определения степени разжижения грунтов, степени устойчивости сооружения к разжижению и оценки расположения по глубине ожидаемой зоны возможного разжижения. Проанализирована различная физическая природа тиксотропного, гравитационного и плывунного характера разжижения. Приведены примеры возникновения аварий на ГТС России, вызванные явлениями разжижения. Отмечено отсутствие в отечественной нормативной литературе учета возможности разжижения грунтов. Рассмотрены некоторые варианты средств и способов защиты от разжижения грунтов.
Ключевые слова: разжижение грунта, водонасыщенные мелкодисперсные грунты, динамические и статические нагрузки, поровое давление, сопротивление сдвигу
Для цитирования: Моргунов К. П., Гарибин П. А. Разжижение грунтов — причина аварий на гидротехнических сооружениях // Гидротехника. 2022. № 4. С. 9-18.
Список источников:
1. ГОСТ 25100–2020 Грунты. Классификация.
2. СП 116.13330.2012 Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Актуализированная редакция СНиП 22–02–2003.
3. СП 104.13330.2016 Инженерная защита территории от затопления и подтопления. Актуализированная редакция СНиП 2.06.15–85.
4. Иванов П. Л. Грунты и основания гидротехнических сооружений. М.: Высшая школа, 1985. 352 с.
5. Вознесенский Е. А. Разжижение грунтов при циклических нагрузках / Е. А. Вознесенский, В. Г. Коваленко, Е. С. Кушнарева, В. В. Фуникова. М.: Изд-во МГУ, 2005. 134 с.
6. Ишихара К. Поведение грунтов при землетрясениях: Пер. с англ. / Под ред. А. Б. Фадеева, М. Б. Лисюка / НПО «Геореконструкция-Фундамент-проект». СПб., 2006. 384 с.
7. Poul V. Lade. Physics and mechanics of soil liquefaction. Routledge, 2018. 385 p.
8. Колосов М. А., Моргунов К. П. Консолидация грунтов в основании шлюза — важнейший критерий оценки надежности ГТС // Речной транспорт (XXI век). 2019. № 1. C. 44–47.
9. Капустин В. В., Хаустов В. В., Капустин В. К. Исследования вторичной консолидации грунтов // Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 5. С. 62–66.
10. Kolosov M. A., Morgunov K. Р. The phenomena of soil liquefience in the bases of hydraulic structures Open Access / IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Volume 868, International Conference on Agricultural Engineering and Green Infrastructure Solutions (AEGIS2021) 12–14th May 2021, Tashkent, Uzbekistan, doi:10.1088/1755–1315/868/1/012081.
11. H. Bolton Seed, Izzat M. Idriss. Analysis of Soil Liquefaction: Niigata Earthquake // Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division. 1967. Vol. 93, Issue 3. Pр. 83–108.
12. Моргунов К. П., Колосов М. А. Проблемы разжижения грунтов в основаниях гидротехнических сооружений // Наука и техника. 2022. Т. 21, № 3. С. 201–210. doi.org/10.21122/2227–1031–2022–21–3–201–210.
13. Valeria Chávez, Edgar Mendoza, Rodolfo Silva, Anahí Silva, Miguel A. Losada. An experimental method to verify the failure of coastal structures by wave induced liquefaction of clayey soils // Coastal Engineering. 2017. Volume 123. Pр. 1–10.
14. Wen-Jong Chang, Chi-Wen Chang, Jhang-Kai Zeng. Liquefaction characteristics of gap-graded gravelly soils in K0 condition // Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 2014. Volume 56. Pр. 74–85.
15. Колосов М. А. Лабораторные исследования просадочных свойств крупнообломочных материалов / Сб. науч. тр. молодых специалистов, часть III. Минречфлот РСФСР, Труды ЛИВТ. Л.: 1973. С. 178–188.
16. Yong Wang, Yanli Wang, Lingwei Kong, Zhiliang Sun. Post-liquefaction shearing behaviour of saturated gravelly soils: Experimental study and discrete element simulation // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2020. Volume 12, Issue 5. Pр. 1119–1130.
17. Вознесенский Е. А. Землетрясения и динамика грунтов // Соросовский образовательный журнал. 1998. № 2. С. 101–108.
18. Болдырев Г. Г., Идрисов И. Х. Оценка потенциала грунтов к разжижению // Геоинфо. Электронный журнал. https:// www.geoinfo.ru/product/ocenka-potenciala-gruntov-k-razzhizheniyu.
19. Проведение наблюдений и специальных исследований за шлюзом № 5 после выполненных работ по укреплению грунтов основания для разработки рекомендаций по проведению работ по укреплению основания шлюза № 6 Волго-Донского судоходного канала. Заключительный отчет по НИР: ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова, 2020. 193 с.
20. Проведение исследовательских работ по выяснению причин образования и развития трещин в устоях нижних голов шлюзов №№ 2, 3, 4 ФБУ «Администрация «Волго-Балт» и разработка научно-обоснованных рекомендаций по восстановлению несущей способности бетонных конструкций нижних голов шлюзов. Промежуточный отчет по НИР. Этап I: АО «Акватик», 2021. 320 с. 21. Berna Unutmaz. Effects of basements and adjacent structures on liquefaction-triggering potential of foundation soils // Bulletin of Earthquake Engineering. 2018. Volume 16. Рр. 2757–2773.
22. Abdulhakim Zeybek, Gopal Santana Phani Madabhushi. Durability of partial saturation to counteract liquefaction // Ground Improvement. 2017. Volume 170, Issue 2. Pр. 102–111.
23. Ayad Salih Sabbar, Amin Chegenizadeh, Hamid Nikraz. Static liquefaction of very loose sand-slag-bentonite mixtures // Soils and Foundations. 2017. Volume 57, Issue 3. Pр. 341–356.