Как определить прочность смерзания грунта?

Освоение Арктики – одна из актуальных тем нашего времени. В Арктическом регионе находятся огромные залежи полезных ископаемых, однако строительство инфраструктуры требует особого подхода. Температура грунта здесь ниже нуля градусов по Цельсию. Свая, погруженная в такой грунт, примерзает к нему.

Для строительства объектов необходимо вычислять несущую способность сваи. Сделать это можно, определив прочность смерзания грунта. Определение прочности смерзания грунта также пригодится при расчете сил морозного пучения. Зимой в верхних слоях грунта вода превращается в лед, грунт увеличивается в объеме и примерзает к фундаменту. При этом грунт или поднимается вместе с фундаментом, или проскальзывает относительно него. Второй случай означает отлипание грунта от фундамента, или, другими словами, разрушение сил смерзания. Прочность смерзания влияет на силу морозного пучения. Таким образом, понимание точной величины прочности смерзания промерзающего грунта и фундамента позволит определить точное значение силы морозного пучения и спроектировать наиболее эффективный фундамент.

«В Санкт-Петербурге величина промерзания грунта в холодную зиму достигает 1,2 метров. А силы морозного пучения, которые возникают при этом, способны повредить легкие сооружения: элементы благоустройства, одноэтажные здания, эстакады и др. Поэтому определение сил морозного пучения является крайне актуальной задачей для нашего города», – уверен аспирант кафедры геотехники Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета Андрей Бояринцев.

Андрей Бояринцев изобрел новый способ определения прочности смерзания грунта, имеющий ряд преимуществ. Он более экономичен, поскольку для него не требуется много специального оборудования и операций. Роль модели фундамента выполняет кольцо из того же самого материала, из которого будет сделана свая. Кольцо устанавливается на пустотелую опору, препятствующую его перемещению при давлении. Внутрь помещается грунт, который может перемещаться. Эта методика хороша тем, что ее можно легко и быстро повторять.

Еще одно преимущество нового способа – точность. По сравнению с утвержденной ГОСТ методикой разброс значений внутри одного эксперимента меньше. То есть по новой методике расчеты являются более точными.

Изобретение Андрея Бояринцева уже запатентовано. В планах аспиранта – написать методические указания, предлагать изобретение к внедрению в инженерно-геологических лабораториях города.