Современные предпосылки развития методов изучения состава и свойств грунтов

Современные предпосылки развития методов изучения состава и свойств грунтов

Сегодня человечество ставит перед собой множество сложных и совсем нестандартных инженерных задач, часто идя на риск, оправданность которого зависит от надежности полученного решения. И конечно, это решение не может не отразиться на развитии экспериментальных методов исследований грунтов. Среди основных современных тенденций здесь следует отметить следующие:
 

  1. Сложность современного полевого испытательного оборудования повышает стоимость работ не только из-за его цены, но и из-за необходимости использования высококвалифицированного персонала для выполнения и обработки данных испытаний. Это привело к комплексированию разных видов экспериментальных исследований — совмещению различных измерительных устройств, например, в пределах одного зонда при статическом зондировании (оснащение его излучателями и приемниками сейсмических волн, системой измерения электропроводности и др.), прессиометрии (использовании сейсмодилатометров) и др. Эти же причины в свое время обусловили оснащение дополнительными инструментами (системами измерения порового давления и полных напряжений, лопастями для вращательного среза) и самозабуривающихся прессиометров.
  2. Все больше возникает интерес к получению (как правило, на основе обоснованных корреляционных взаимосвязей) возможно большего количества характеристик грунтов на основании нескольких измеренных величин. Таковы подходы к обработке данных статического зондирования (получению потенциала разжижения, модулей деформации — статических и динамических, недренированной прочности, степени переуплотнения, степени плотности, др.), дилатометрии. Есть случаи, когда такие зависимости вводятся в стандарты организаций и начинают необоснованно использоваться на практике. Следует помнить, что все подобные зависимости являются территориально специфичными, поскольку они получены в рамках обработки выборки для одного или максимум нескольких стратиграфо-генетических комплексов отложений и не могут использоваться за ее пределами без дополнительного обоснования. А дополнительное обоснование — это дополнительная экспериментальная совокупность. Так, не могут зависимости, полученные для грунтов четвертичного комплекса, применяться, например, по отношению к юрским глинам, и наоборот. Иначе это было бы прямым нарушением основного закона грунтоведения. Не следует также пытаться получить какие-то прямо определяемые характеристики грунта из корреляционных соотношений. Это бессмысленное занятие, снижающее надежность определения. Такие зависимости могут позволить получать лишь некий «коридор» наиболее вероятных значений, который целесообразно учитывать при анализе и интерпретации полевых и лабораторных данных.
  3. Ведется разработка методик и технических средств (автоматических СРТ-модулей, донных пьезометров, пенетраторов, совмещенных SPT-СPT-модулей и др.) для изучения грунтов в условиях подводного залегания, в том числе для глубин воды до 6 км. Дело здесь главным образом в том, что максимальное число показателей свойств субаквальных грунтов, за исключением разве что их минерального состава, дисперсности и некоторых классификационных характеристик, необходимо получать в подводных условиях, поскольку извлечение проб на поверхность может вести к резкому изменению сложения грунтов и их исследуемых характеристик на неизвестные, возможно весьма значимые, величины.
  4. Расширяются технические возможности и разрешение современной испытательной аппаратуры. Сегодня имеются технические средства для электрического измерения таких важнейших параметров, как сила и перемещение, с фантастической чувствительностью (до долей паскаля и сотых долей микрона), избыточной для потребностей изучения показателей свойств грунтов. Но созданные на базе этих средств устройства (например, датчики локальных деформаций и точечного измерения порового давления в образце) позволяют перейти к оценке деформируемости оснований в гораздо более реалистичных диапазонах малых деформаций, практически развивающихся под хорошо спроектированными фундаментами ответственных сооружений. Тем самым достигается значительное снижение стоимости сооружения.
  5. Локальные деформации, измеряемые непосредственно на «теле» образца, существенно отличаются от «общих», фиксируемых внешней измерительной системой, за счет неравномерного деформирования образца по центру и у торцов, неидеальной параллельности его торцов, деформируемости самой измерительной системы и пр. При таком подходе фиксируется иное соотношение между обратимыми и остаточными деформациями, отчетливо прослеживается нелинейность деформаций при сколь угодно малых их величинах, а также отмечаются резкие различия значений порового давления, измеренных в центральной части образца и на его торцах. Все это, очевидно, приводит к иным величинам показателей физико-механических свойств грунтов.

Весьма перспективными представляются также исследования поведения грунтов в области предкритических состояний, когда разрушение еще не реализуется, но становится возможным. Описание закономерностей этого поведения — важная и актуальная инженерная задача, также требующая высокой точности всех измерений. Целый ряд совершенно особых и сложных задач стоит сегодня и в области экспериментальных исследований мерзлых грунтов.

Публикации

Hexagon выпускает Luciad 2020.1
Подразделение Hexagon Geospatial запустило Luciad 2020.1, существенное… ещё
VeriDaaS планирует проект по картографированию LiD…
VeriDaaS Corp., компания, занимающаяся геопространственными решениями,… ещё
Esri UK в партнерстве с Heliguy
Esri UK объявила о новом партнерстве со специалистами по дронам Heliguy… ещё
Интеграция между роботами, GNSS, лазерным сканиров…
Trimble и Boston Dynamics объявили о стратегическом альянсе для интеграции… ещё