Proceedings of Petersburg Transport University Proceedings of Petersburg Transport University Известия Петербургского университета путей сообщения 1815-588X 2658-6851 49435 10.20295/1815-588X-2022-19-1-133-142 Общетехнические задачи и пути их решения GENERAL TECHNICAL PROBLEMS AND SOLUTION APPROACH Общетехнические задачи и пути их решения Frost Heave and Its Influence on Spacer System of Enclosing Constructions of Deep Ditches Морозное пучение и его влияние на распорную систему ограждающих конструкций глубоких котлованов Метелкин Сергей Вячеславович Metelkin Sergey Vyacheslavovich Парамонов Владимир Николаевич Paramonov Vladimir Nikolaevich

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Россия Emperor Alexander I Petersburg State Transport University Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Россия Emperor Alexander I Petersburg State Transport University Russian Federation 24 03 2022 24 03 2022 19 1 133 142 24 03 2022 https://atjournal.ru/en/nauka/article/49435/view

Цель: Исследование взаимодействия конструкций ограждения котлована и массива грунта в период отрицательных температур. Методы: Проведение натурных измерений на действующей площадке строительства и численного моделирования. Получены данные о напряженно-деформированном состоянии системы «ограждение котлована — массив грунта»; выполнено сравнение экспериментальных данных с результатами расчетов; по результатам анализа сформулировано предложение об учете дополнительных усилий от морозного пучения в системе «ограждение котлована — массив грунта». Результаты: Установлено, что величина сил морозного пучения может быть значительной, что говорит о необходимости учета при проектировании раскрепленных ограждений котлованов. По полученной расчетной оценке действующих на ограждения сил морозного пучения следует, что необходимо учитывать не только глубину промерзания грунта, но и значения отрицательных температур, при которых усилия в конструкциях ограждения котлована могут достигать максимумов. Практическая значимость: При сравнении экспериментальных данных и результатов расчета подпорных стенок определены факторы, без учета которых возможна потеря несущей способности отдельных элементов распорной системы. Также получены подробные данные о совместной работе ограждения и грунтового массива на действующей строительной площадке в инженерно-геологических условиях Санкт-Петербурга.

Purpose: Research of interaction between ditch fencing constructions and ground massive in negative temperature period. Methods: Pursuing nature measurements on active construction site and numerical modeling. Data on stress-strain state of “ditch fencing -ground massive” system were obtained; the comparison of experimental data with calculation results were made; the proposal on accounting for additional efforts against frost heave in the system “ditch fencing -ground massive” was formulated. Results: It was established that magnitude of forces of frost heave can be significant that says on the necessity to consider them while engineering of unfastened ditch fencings. It follows according to obtained calculation estimation of frost heave forces effecting fencings that it’s necessary not just to take into account a ground freezing depth but also negative temperature values which at, efforts in ditch fencing constructions can reach the maximum. Practical importance: At comparison of experimental data with retaining wall calculation results, the factors are determined which out of, the loss of bearing capability of spacer system particular elements is possible. There’re also obtained the detailed data on joint work of fencing and ground massive at active construction site in geotechnical conditions of Saint-Petersburg.

 морозное пучение ограждение котлована распорная система натурный эксперимент численное моделирование frost heave ditch fencing spacer system nature experiment numerical modelling

Алексеев А. Г. Промерзание грунта в основании фундаментной плиты многоэтажного здания и его последствия / А. Г. Алексеев // Промышленное и гражданское строительство. - 2018. - № 4. - С. 37-43. Alekseev A. G. Promerzanie grunta v osnovanii fundamentnoy plity mnogoetazhnogo zdaniya i ego posledstviya [Soil freezing at the base of the foundation slab of a multi-storey building and its consequences]. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo [Industrial and civil construction]. 2018, I. 4, pp. 37-43. (in Russian) Каменских Е. М. Пример силового воздействия морозного пучения на ограждение котлована под свайные фундаменты копра скипового ствола / Е. М. Каменских, Б. С. Юшков // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе. - 2014. - Т. 1. - С. 417-420. Kamenskikh E. M. Primer silovogo vozdeystviya moroznogo pucheniya na ograzhdenie kotlovana pod svaynye fundamenty kopra skipovogo stvola [An example of the force impact of frost heaving on the fencing of a pit for pile foundations of a skip shaft pile driver]. Modernizatsiya i nauchnye issledovaniya v transportnom komplekse [Modernization and scientific research in the transport complex]. 2014, V. 1, pp. 417-420. (in Russian) Самарин В. Ф. Влияние морозного пучения на вертикальные подпорные стенки / В. Ф. Самарин, О. Г. Козловский // Речной транспорт (ХХI век). - 2009. - № 7. - С. 84-86. Samarin V. F. Vliyanie moroznogo pucheniya na vertikal'nye podpornye stenki [Influence of frost heaving on vertical retaining walls]. Rechnoy transport (KhKhI vek) [River transport (XXI century)]. 2009, I. 7, pp. 84-86. (in Russian) Орлов В. О. Метод оценки давления морозного пучения на ледогрунтовое ограждение подземного сооружения / В. О. Орлов, В. Х. Ким // ОФМГ. - 1988. - № 3. - С. 25-28. Orlov V. O. Metod otsenki davleniya moroznogo pucheniya na ledogruntovoe ograzhdenie podzemnogo sooruzheniya [Method for assessing the pressure of frost heaving on the ice-ground enclosure of an underground structure]. OFMG [OFMG]. 1988, I. 3, pp. 25-28. (in Russian) Парамонов В. Н. Процессы промерзания и оттаивания при устройстве подземных и заглубленных сооружений / В. Н. Парамонов, И. И. Сахаров, М. В. Парамонов // Жилищное строительство. - 2012. - № 9. - С. 21-25. Paramonov V. N. Protsessy promerzaniya i ottaivaniya pri ustroystve podzemnykh i zaglublennykh sooruzheniy [Processes of freezing and thawing in the construction of underground and buried structures]. Zhilishchnoe stroitel'stvo [housing construction]. 2012, I. 9, pp. 21-25. (in Russian) Гречищев С. Е. Криогенные физико-геологические процессы и их прогноз / С. Е. Гречищев, Л. В. Чистотинов, Ю. Л. Шур. - М.: Недра, 1980. - 382 с. Grechishchev S. E. Kriogennye fiziko-geologicheskie protsessy i ikh prognoz [Cryogenic physical-geological processes and their forecast]. Moscow: Nedra Publ., 1980. 382 p. (in Russian) Мельников А. В. Лабораторные исследования вертикальных и горизонтальных сил и деформации морозного пучения глинистого грунта / А. В. Мельников // Вестник гражданских инженеров. - 2012. - № 2. - С. 126-131. Mel'nikov A. V. Laboratornye issledovaniya vertikal'nykh i gorizontal'nykh sil i deformatsii moroznogo pucheniya glinistogo grunta [Laboratory studies of vertical and horizontal forces and deformation of frost heaving of clay soil]. Vestnik grazhdanskikh inzhenerov [Vestnik grazhdanskikh inzhenerov]. 2012, I. 2, pp. 126-131. (in Russian) Гуткин Ю. М. О горизонтальном давлении морозного пучения глинистых грунтов на ограждающие конструкции конечной жесткости / Ю. М. Гуткин // ОФМГ. - 2014. - № 1. - С. 27-31. Gutkin Yu. M. O gorizontal'nom davlenii moroznogo pucheniya glinistykh gruntov na ograzhdayushchie konstruktsii konechnoy zhestkosti [On the horizontal pressure of frost heaving of clay soils on enclosing structures of finite rigidity]. OFMG [OFMG]. 2014, I. 1, pp. 27-31. (in Russian)