Разработка новых методических подходов к оценке устойчивости геотехнических систем и управлению их свойствами

Разработан общий методический подход к оценке прочности дисперсных грунтов с учетом их динамической неустойчивости. Он основывается на предложенных авторами критериях разрушения при определении предела прочности грунтов в режиме динамического нагружения, которые стали основой для последующего анализа результатов. Момент разрушения песчаных грунтов предложено определять на траектории эффективных напряжений как максимальное значение девиатора напряжений перед разжижением грунта в том же цикле при соответствующем ему среднем эффективном напряжении. Для глинистых грунтов момент разрушения предлагается фиксировать на траектории эффективных напряжений как максимальное значение девиатора напряжений при соответствующем ему среднем эффективном напряжении в том цикле нагружения, при котором уровень осевой деформации впервые достигает ее среднего значения, характерного для разрушения этого же грунта в статических трехосных испытаниях. Напряженное состояние песчаных и глинистых грунтов при предложенных критериях определения момента разрушения и соответствует прочности грунта, мобилизуемой в условиях динамического нагружения. По результатам выполненных исследований параметры прочности водонасыщенных песчаных грунтов в условиях динамического разжижения следует принимать равными таковым при статическом нагружении, а сам предел мобилизуемой прочности необходимо определять с учетом развивающегося или прогнозируемого порового давления. При этом определение параметров динамической прочности водонасыщенных глинистых грунтов более трудоемко и предполагает: а) предварительную экспериментальную оценку величины деформации при разрушении и б) экспериментальную же оценку степени снижения сцепления грунта за счет тиксотропного разупрочнения грунта в динамических условиях. Угол же внутреннего трения, как и для песчаных грунтов, может приниматься неизменным. Разработана новая методика оценки параметров виброползучести дисперсных грунтов в условиях динамического простого сдвига (Вознесенский, Кушнарева), которая вошла в обновленную редакцию ГОСТ 56353-2022, действующего с апреля 2022 г. По результатам работ 2022 г. опубликовано 5 статей в журналах из перечня ВАК, 1 статья в ином журнале, 1 статья и 3 тезисов докладов в сборниках трудов научных (в т.ч. международных) конференций, представлено 17 устных докладов на научных конференциях. Дана оценка эффективности буросмесительной технологии при искусственном преобразовании слабых глинистых грунтов с помощью отхода теплоэлектростанций (золы). Наиболее уязвимыми для этой современной технологии из широкого спектра грунтов являются слабые глинистые, сильно набухающие, плохо взаимодействующие с цементным раствором. Поэтому целью данных исследований явилась попытка определения возможности использования отходов теплоэлектростанций (зол) в качестве вяжущих для закрепления слабых глинистых грунтов. В результате исследований было выявлено оптимальное соотношение золы к грунту. Показано, что структурирование зологрунта зависит от: - методики проведения исследований; - длительности твердения образцов в различных средах (воздушно-влажной и водной). Интенсификация физико-химического взаимодействия золы с грунтом осуществлялась с помощью трех типов (8 видов) поверхностно-активных веществ (ПАВ). Это - пенообразователи (I тип); неиногенные ПАВ (II); суперпластификаторы (III). Определено, что эффективность действия ПАВ зависит от их состава и концентрации; времени и условий твердения образцов зологрунта. Установлен ряд по их активности к данной системе зола-грунт. Введение незначительного количества ПАВ в зологрунтовую систему позволяет значительно улучшить ее физико-механические и водно-физические характеристики. Проведенные исследования помогут в дальнейшем расширить границы использования буросмесительной технологии по искусственному преобразованию слабых набухающих глинистых грунтов. Утилизация зольных отходов позволит решить задачи, связанные с улучшением и сохранением качества геологической среды.