ВЛИЯНИЕ СВОЙСТВ ГРУНТОВ В ОСНОВАНИИ СУДОХОДНЫХ ШЛЮЗОВ НА ИХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Выполнен анализ возможности появления разжижения грунтов в основании судоходных гидротехнических сооружений. Отмечается, что эти сооружения расположены, как правило, в речных долинах на аллювиальных грунтах, представляющих собой обычно перемежение слоев мелкозернистого или пылеватого песка и суглинков. При повышении влагонасыщенности пористого слоя грунтов происходит уменьшение угла естественного откоса и сцепления между частицами грунта, а также все большее значение начинают приобретать силы взвешивания. При статическом воздействии на грунты от веса сооружения и при динамических воздействиях, создаваемых при работе судоходного шлюза в процессе наполнения-опорожнения камеры, грунты основания приобретают консистенцию суспензии, при этом теряются связи между частицами и грунты частично или полностью теряют свою несущую способность. Это приводит к непроектным перемещениям и осадкам сооружений, возникновению трещин в бетонных конструкциях,а также разрушению шпонок в температурно-осадочных швах между элементами конструкций. В качестве примера последствий разжижения грунта для состояния судоходных гидротехнических сооружений проанализирована ситуация на шлюзе № 5 Волго-Донского судоходного канала, где с 2005 г. наблюдаются значительные вертикальные осадки центральных секций камеры. Анализ показал, что шлюз расположен на мелкодисперсных пылеватых песках с малыми коэффициентами фильтрации, частицы с размерами менее 0,1 мм составляют более 84 % состава грунта. При высокой водонасыщенности слоев появились условия для разжижения. Рассмотрена аналогичная ситуация на шлюзе № 2 Волго-Балтийского водного пути: мелкие и пылеватые пески, полная водонасыщенность слоя, слабая водоотдача, низкие коэффициенты фильтрации в грунте, что привело к возникновению трещины в бетоне устоя нижней головы. Для предотвращения возможности разжижения грунта предлагаются следующие варианты: уменьшение водонасыщения слоя (противофильтрационные завесы, дренирование) и опирание конструкций на грунты с высокой несущей способностью.

судоходные гидротехнические сооружения, разжижение грунта, насыщение грунта водой, взвешивающая сила, коэффициент фильтрации, осадки сооружения

1. Иванов П. Л. Грунты и основания гидротехнических сооружений / П. Л. Иванов. - М.: Высш. шк., 1985. - 352 с.

2. Крамаренко В. В. Грунтоведение / В. В. Крамаренко. - М.: Изд-во «Юрайт», 2020. - 430 с.

3. Вознесенский Е. А. Разжижение грунтов при циклических нагрузках / Е. А. Вознесенский и [др.]. - М.: Изд-во МГУ, 2005. - 134 с.

4. Huang Y. Hazard analysis of seismic soil liquefaction / Y. Huang, M. Yu. - Singapore: Springer, 2017. - 165 p. DOI: 10.1007/978-981-10-4379-6.

5. Lade P. V. Physics and mechanics of soil liquefaction / P. V. Lade, J. A. Yamamuro. - Routledge, 2018. - 385 p.

6. Jefferies M. Soil liquefaction: a critical state approach / M Jefferies, K. Been. - CRC Press, 2020. - 676 p.

7. Болдырев Г. Г. Оценка потенциала грунтов к разжижению / Г. Г. Болдырев, И. Х. Идрисов // Геоинфо [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.geoinfo.ru/product/boldyrev-gennadij-grigorevich/ocenka-potenciala-gruntov-k-razzhizheniyu-40984.shtml (дата обращения: 20.07.2021).

8. Вознесенский Е. А. Землетрясения и динамика грунтов / Е. А. Вознесенский // Соросовский образовательный журнал. - 1998. - № 2. - С. 101-108.

9. Chávez V. An experimental method to verify the failure of coastal structures by wave induced liquefaction of clayey soils / V. Chávez, E. Mendoza, R. Silva, A. Silva, M. A. Losada // Coastal Engineering. - 2017. - Vol. 123. - Pp. 1-10. DOI: 10.1016/j.coastaleng.2017.02.002.

10. Chang W. J. Liquefaction characteristics of gap-graded gravelly soils in K0 condition / W. J. Chang, W. Chang, J. K. Zeng // Soil Dynamics and Earthquake Engineering. - 2014. - Vol. 56. - Pp. 74-85. DOI: 10.1016/j.soildyn.2013.10.005.

11. Колосов М. А. Лабораторные исследования просадочных свойств крупнообломочных материалов / М. А. Колосов // Тр. ЛИВТ. - Л.: ЛИВТ, 1973. - Ч. III. - С. 178-188.

12. Wang Y. Post-liquefaction shearing behaviour of saturated gravelly soils: Experimental study and discrete element simulation / Y. Wang, Y. Wang, L. Kong, Z. Sun // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. - 2020. - Vol. 12. - Is. 5. - Pp. 1119-1130. DOI: 10.1016/j.jrmge.2020.01.007.

13. Болдырев Г. Г. Руководство по интерпретации данных испытаний методами статического и динамического зондирования для геотехнического проектирования / Г. Г. Болдырев. - М.: Изд-во ООО Прондо, 2017. - 476 с.

14. Shibata T. Evaluation of liquefaction potentials of soils using cone penetration tests / T. Shibata, W. Teparaksa // Soils and Foundations. - 1988. - Vol. 28. - Is. 2. - Pp. 49-60. DOI: 10.3208/sandf1972.28.2_49.

15. Проведение исследовательских работ, поверочно-теоретических расчетов прочности и устойчивости конструкций шлюзов № 5, 10, 11-13, 15, грунтовой дамбы № 74, напорного трубопровода № 34 насосной станции № 32 Волго-Донского судоходного канала с целью установления фактического технического состояния, запасов прочности и несущей способности сооружений и оборудования, разработка критериев безопасности: Отчет о НИР. - СПб.: ФГБОУ ВПО «СПГУВК», 2008. - 131 с.

16. Проведение наблюдений и специальных исследований за шлюзом № 5 после выполненных работ по укреплению грунтов основания для разработки рекомендаций по проведению работ по укреплению основания шлюза № 6 Волго-Донского судоходного канала: Отчет о НИР (заключ.). - СПб.: ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова, 2020. - 193 с.

17. Проведение исследовательских работ по выяснению причин образования и развития трещин в устоях нижних голов шлюзов № 2, 3, 4 ФБУ «Администрация «Волго-Балт» и разработка научно-обоснованных рекомендаций по восстановлению несущей способности бетонных конструкций нижних голов шлюзов. Этап I: Отчет о НИР (промежуточ.). - М.: АО «Акватик», 2021. - 320 с.

18. Лунев Е. А. Расчет напряженно-деформированного состояния трещины в устое нижней головы шлюза № 2 Белоусовского гидроузла / Е. А. Лунев, К. П. Моргунов, Г. Г. Рябов //Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2018. - Т. 10. - № 3. - С. 533-546. DOI: 10.21821/2309-5180-2018-10-3-533-5.