Раздел 2
МЕТОД И методики ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Выбор метода исследования
Грунты, с их непостоянством состава и плотности характеризует большой разброс и
показателей механических свойств, а постоянные изменения влажности определяют
их изменчивость. Эти показатели трудно, подчас невозможно однозначно описать
уравнениями математических моделей. Несоответствие простых соотношений в
применяемых математических моделях сложным свойствам реальных грунтов, привело
к тому, что теоретические инженерные расчетные формулы принято считать мало
надежными. Поэтому изначально для разработки способов определения показателей
механических свойств наиболее распространенных грунтов по результатам
статического зондирования использовался лишь эмпирический метод исследований.
Но этот метод также имеет существенный недостаток.
При характерном для грунтов большом разбросе экспериментальных данных,
используемых при применении этого метода в качестве исходных данных, получение
надежных формул требует иметь их большое количество, за счет повторений
экспериментов. Поэтому для каждого типа грунтовых условий возникает
необходимость в большом количестве натурных экспериментов, длительных и
трудоемких, однако пригодны полученные на такой основе, расчетные формулы
пригодны только для тех грунтовых условий, в которых производились
эксперименты.
Квазиоднородные грунтовые массивы простых грунтовых условий, для которых
получены упомянутым методом надежные формулы для определения показателей
прочностных и деформационных свойств по их сопротивлению внедрению зонда,
характеризует сравнительно умеренный разброс и изменчивость показателей
свойств. Эти показатели в пересекаемых зондом слоях в этих условиях
сравнительно стабильны, а мощность каждого слоя намного больше диаметра зонда.
Поэтому область применения полученных на эмпирической основе формул в простых
грунтовых условиях достаточно широка, и в этих грунтовых условий применение
эмпирического метода исследований себя вполне оправдало.
Поскольку эмпирический метод дал возможность установить однозначные зависимости
реакции таких грунтовых массивов на статическое зондирование и получить на этой
основе приемлемые инженерные расчетные формулы для определения их механических
свойств, его принято считать для всех грунтов безальтернативным. Вследствие
удачного описания упомянутых зависимостей однотипными эмпирическими формулами в
широком диапазоне простых грунтовых условий послужило причиной того, что не
только в публикациях, но и в нормативных документах область рекомендуемого
применения этих эмпирических формул не была ограничена условиями
квазиоднородных массивов, в которых проводились натурные измерения, а была
расширена на иные условия. На практике повсеместно применяют эти зависимости в
разных грунтовых массивах, в том числе существенно неоднородных, состоящих из
слоев разной прочности, у контактов слоев разной прочности, т.е. в условиях,
где рассматриваемые соотношения не определялись.
Необоснованное распространение полученных в однородных грунтовых массивах
эмпирических формул на сложные грунтовые условия, где преобладают неоднородные
массивы, может, служить источником опасных проектных ошибок и причиной
возможных аварий, даже при на применении рекомендуемых строительными нормами
коэффициентов запаса, именуемых коэффициентами надежности по грунту.
В то же время получить эмпирическим методом однозначные зависимости показателей
механических свойств от сопротивления грунта вдавливанию зонда и неоднородных
грунтовых массивах сложных грунтовых условий крайне сложно, так как трудности,
обусловленные недостатком этого метода, в этом случае многократно возрастают.
Неоднородные грунтовые массивы не только в целом более разнообразны, и
рассеяние показателей прочностных и деформационных свойств в них более
значительно, чем в однородных. Более существенно то, что при распространенных
типах неоднородностей, в частности в тонких слоях, у контактов слоев грунтов
существенно разной прочности и при наличии в массиве трещин, разделяющих его на
блоки, процессы деформирования претерпевают заметные изменения, связанные с
изменением масштабов протекающих деформационных процессов, определяемых
соотношениями линейных размеров нагрузочных устройств и неоднородностей
массива.
Изменчивость свойств, определяемая масштабом протекающих в грунтовых массивах
деформационных процессов, увеличивает разброс показателей свойств при
неоднородном строении грунтовых массивов. Это делает практически невозможным
достижение достаточной для получения надежных формул повторяемости
экспериментальных исходных данных по каждому типу условий, характеру и масштабу
нагружения. Поскольку в сложных грунтовых условиях преобладают неоднородные
массивы, невозможность получения нужного количества исходных данных служит
непреодолимым препятствием для применения эмпирического метода при решении
поставленной в диссертации задачи определения поправок к формулам для расчетов
показателей механических свойств по результатам зондирования.
Отметим, что это положение типично для многих геотехнических задач, связанных с
протеканием деформационных процессов при разных нагружениях в сложных грунтовых
условиях, где механические свойства грунтов и формы протекания деформационных
процессов отличает большое разнообразие, а их закономерности обычно мало
изучены.
Этих недостатков лишены теоретические методы исследований. Их основой является
прикладная механика грунтов, обладающая математическим расчетным аппаратом
формул четырех разделов механики сплошной среды. Полученные на основе
соответствующих
- Київ+380960830922