Разработка метода полевого определения прочностных характеристик мерзлых грунтов

Опыт инженерно-геокриологических изысканий и проектирования оснований и фундаментов в криолитозоне показал, что точность получаемых значений при лабораторных испытаниях грунтов значительно ниже, чем при полевых испытаниях в связи с использованием образцов небольших размеров (объем образца 140 см3, площадь смораживания 40 см2), которые не учитывают структуру массива грунта. А также следует учитывать сложные логистические условия, а именно значительная удаленность объектов в зонах распространения мерзлых грунтов от испытательной лаборатории, трудоемкость доставки образцов грунта в естественном мерзлом состоянии, и грунтовые условия, при которых, представляется невозможным отобрать достаточное количество качественных образцов грунта для полноценных лабораторных испытаний. Вышеперечисленные условия не только усложняют процесс определения характеристик, но и влияет на их качество и достоверность. Полевые методы определения характеристик прочности таких как сопротивление сдвигу по поверхности смерзания Raf и сопротивление под подошвой фундамента R в нормативных документах не регламентируются. ГОСТ 5686-2020 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями» содержит методику проведения испытаний многолетнемерзлых грунтов статической вдавливающей и выдергивающей нагрузками на сваю при инженерных изысканиях, которая позволяет определить общую несущую способность сваи и не позволяет определить, заявленные характеристики раздельно. Достоверность определения сил смерзания по боковой поверхности фундамента напрямую влияет на определение типоразмера фундамента, особенно свайного. Висячие сваи воспринимают до 80% нагрузки за счет несущей способности по боковой поверхности. Занижение сил смерзания с фундаментом за счет отрицательного влияния масштабного эффекта при лабораторном испытании на образцах, приводит к увеличению длины свай или их поперечного сечения при проектировании. Так длина свай вместо достаточных 10-12 м может быть принята в проекте 14-16 м, или диаметр металлических свай вместо диаметра 325 мм увеличен до 426 мм. Завышенные размеры свай влекут за собой бурение лидерных скважин увеличенных диаметров и глубин. Все это в итоге увеличивает затраты на строительство нулевого цикла. Представленная работа направлена на разработку нового метода полевого определения прочностных характеристик многолетнемерзлых грунтов, который предполагается использовать в ходе проведения инженерных изысканий для строительства особо важных и уникальных сооружений.