Ученые Пермского Политеха выяснили, как быстро и дешево контролировать качество грунта под фундаментом

Песчаные подушки используют в основном для фундаментов, особенно при строительстве на неустойчивых грунтах. Для их создания слоями укладывают и уплотняют необходимые материалы (ПГС, песок, щебень). При формировании песчаных подушек необходим контроль качества каждого слоя, после укладки которого нужно как минимум сутки ждать результата определения коэффициента уплотнения или модуля деформации. При реальном строительстве, особенно зимой, это трудно – после каждого слоя требуется выдерживать временную паузу и следить за тем, чтобы основание не промерзло.

Ученые Пермского Политеха протестировали экспресс-метод и опытным путем выяснили, что для определения качества грунтовой подушки в качестве критерия можно использовать динамический модуль упругости. Этот показатель определяется путем оценки степени уплотнения основания с помощью специального прибора – плотномера. Новый метод отличается быстротой вычислений и такой же точностью результатов, как и при лабораторных исследованиях, но на практике почти не применяется, потому что не описан в нормативных документах.

Для проверки экспресс-метода политехники во время устройства песчаной подушки сначала проводили послойный контроль с помощью уже известных и «стандартизированных» показателей – по коэффициенту уплотнения и по модулю деформации на отобранных образцах грунта. Они помогают рассчитать осадку грунтовой конструкции под нагрузкой сооружения, что позволяет построить такое здание, которому не страшны деформации основания фундамента, а сама конструкция останется надежной и безопасной.

Затем ученые фиксировали новый показатель, динамический модуль упругости, с помощью плотномера. Его принцип работы основан на падении груза массой 10 килограммов с высоты 70 сантиметров на нагрузочную плиту диаметром 30 сантиметров. Показатель отображает, какие деформации получает грунт от нагрузок, по нему строители решают, нужно ли уплотнять грунт сильнее, чтобы обеспечить безопасность постройки.

Если определение коэффициента уплотнения и модуля деформации занимает от одного до 1,5 дней, потому что образцы грунта собирают и отправляют в лабораторию на изучение и анализ, то сейчас их можно рассчитать на месте строительства, используя данные нового критерия. «В нашем исследовании мы получили зависимость этих показателей (уравнение), которую проверили с помощью вычислений. Данные оказались точны, а модель адекватна, что говорит о хорошей сходимости. Определение динамического модуля упругости позволяет точно и оперативно контролировать качество создания песчаной подушки прямо на площадке, не задерживая строительные работы из-за ожидания результатов лабораторных образцов», – поясняет старший преподаватель кафедры строительного производства и геотехники ПНИПУ Светлана Сазонова.

Ученые Пермского Политеха выяснили, что оценку качества уплотнения грунтовых сооружений, работающих под нагрузкой, эффективно проводить по показателю динамического модуля упругости. Результаты исследования могут послужить основой для корректировки нормативных документов по определению качества грунта. Новый метод ускорит производство работ за счет вычислений прямо на месте, сэкономит средства, сохранив надежность построек в местах с неустойчивыми грунтовыми условиями на высоком уровне. Работа опубликована в журнале Construction and Geotechnics. Разработка проведена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

ПНИПУ

973 статей

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.

Показать больше