Расчётами подъёма фундаментов занимался Попсуенко И. К. [7, 8].

Усиление свайных фундаментов и фундаментов мелкого заложения контурным армированием твёрдыми инъекционными телами численно исследовали занимались Нуждин М. Л., Нуждин Л. В., Пономарев А. Б. [4–6].

Численным моделированием напряжённо-деформированного состояния слабого водонасыщенного грунта при манжетном инъецировании занимались Ермолаев В. А., Вознесенская Е. С., Осокин А. И., Татаринов С. В., Мозгачева О. А., Шулятьев О. А. [1–3].

Для сравнения деформируемости грунта выполнялось численное моделирование в программе «Нелинейность ГЕО». Моделирование велось путём создания полостей разрыва, которые в дальнейшем заменялись на цементный раствор. Сначала создавались полости, моделирующие зоны будущего закрепления, а затем эти полости последовательно заполнялись обычным цементным раствором и расширяющимся цементным раствором. При оценке поведения грунта для сравнения двух типов растворов давление от нагнетания раствора в грунт не учитывалось.

Для учёта уплотнения грунта между линзами расчёт производился в пространственной постановке с учётом физической нелинейности грунта. Расчётная модель грунтового основания — упрочняющий грунт (Hardening Soil), которая позволяет описывать нелинейное деформирование при нагружении и уплотнение грунта между цементными линзами. Модель цементного раствора и фундамента имела изотропную упругую работу, то есть эти материалы считались линейно-деформируемыми с постоянными модулями упругости и коэффициентами Пуассона.

Моделирующая постановка описывала расчёт усиления одиночной железобетонной плиты с размерами 2х2х0,5 метра и действующей равномерно распределённой нагрузкой, равной 100 кПа. Под плитой моделировалось грунтовое основание, в котором были созданы полости разрыва, имитирующие инъекционные линзы.

Физико-механические характеристики цементного раствора: γ = 20 кН/м3, ν = 0,2, Е = 30 000 Мпа.

Физико-механические характеристики железобетонного фундамента: γ = 20 кН/м3, ν = 0,2, Е = 30 000 Мпа.

Физико-механические характеристики грунта: γ = 18 кН/м3, ν = 0,35, Е = 2 Мпа.

Рис. 1. Моделируемая расчетная схема

В первом случае эти полости заменялись обычным цементным раствором, во втором случае — расширяющимся цементным раствором. Для расширяющегося раствора дополнительно задавались свойства, моделирующие увеличение объёма по оси Z в 3 %.

Рис. 2. Изополя вертикальных перемещений в первом случае

Рис. 3. Изополя вертикальных перемещений во втором случае

В результате численного моделирования осадка железобетонной плиты при усилении основания обычным цементным раствором составила 11,9 мм, а при использовании расширяющегося цементного раствора — 10,25 мм. Расширение расширяющегося цемента в 3 %, снижает осадку фундамента на 13 % по сравнению с вариантом усиления обычным цементным раствором.

Литература:

1. Шулятьев, О. А. Снижение осадки фундамента за счет изменения напряженно-деформированного состояния основания путем инъекции твердеющего раствора / О. А. Шулятьев, О. А. Мозгачева. — Текст: непосредственный // Вестник НИЦ Строительство. — 2020. — № 3(26). — С. 121–148.
2. Упрочнение оснований зданий и сооружений методом гидроразрыва с использованием манжетной технологии / Е. С. Вознесенская, В. А. Ермолаев, А. И. Осокин, С. В. Татаринов. — Текст: непосредственный // Основания, фундаменты и механика грунтов. — 2014. — № 6. — С. 19–24.
3. Сопоставление результатов натурных исследований и численного моделирования изменений порового давления при инъецировании грунтов / Е. С. Вознесенская, А. И. Осокин, С. В. Татаринов, В. А. Ермолаев. — Текст: непосредственный // Инженерные изыскания. — 2013. — № 7. — С. 68–71.
4. Нуждин, Л. В. Усиление грунтового основания вертикальным армированием и высоконапорным инъецированием / Л. В. Нуждин, М. Л. Нуждин. — Текст: непосредственный // Усиление оснований и фундаментов: Сборник докладов. Труды VIII Петрухинских чтений. — М.: АО «НИЦ «Строительство», 2024. — С. 47–103.
5. Нуждин, М. Л. Расчетное обоснование эффективных схем усиления фундаментов мелкого заложения контурным армированием жесткими армоэлементами / М. Л. Нуждин, А. Б. Пономарев. — Текст: непосредственный // Construction and Geotechnics. — 2022. — № 13(4). — С. 5–16.
6. Нуждин, М. Л. Усиление свайных фундаментов контурным армированием твердыми инъекционными телами / М. Л. Нуждин, А. Б. Пономарев. — Текст: непосредственный // Construction and Geotechnics. — 2024. — № 2. — С. 18–30.
7. Попсуенко, И. К. Методика расчета подъема фундамента на заданную величину путем нагнетания в грунт геополимеров / И. К. Попсуенко. — Текст: непосредственный // Фундаменты. — 2020. — № 2. — С. 16–20.
8. Попсуенко, И. К. Подъём фундаментов нагнетанием в их основания цементных растворов и расширяющихся геополимеров / И. К. Попсуенко, А. С. Борисов, П. П. Дегтярев. — Текст: непосредственный // Применение гидроразрывной технологии в практике строительства: Материалы конференции, Москва, 21 мая 2021 года. — М.: Научноисследовательский центр «Строительство», 2022. — С. 87–112.