Очень часто в практике геотехнических расчетов приходится сталкиваться с насыпными грунтами. Вывоз строительного мусора и грунтов из котлованов за пределы городской черты в овраги лет 50–60 назад сегодня поставил перед фактом необходимости строить сооружения на этих территориях, которые, конечно, уже стали частью разросшегося города.
Особенность таких грунтов в их неоднородности: это могут быть различного рода и состава смеси глинистых грунтов (разной консистенции), песчаные и гравелистые грунты, обломки и остатки деревянных конструкций и деревьев, бетонный лом и куски плит и фундаментов и т.п.
Принципиальная разница в сравнении с обычными грунтами в том, что глина или песок (относительно однородные в природном сложении) позволяют так или иначе прогнозировать их физические и механические свойства, а это означает возможность выполнять геотехническую оценку или прогноз. Разнородные грунты техногенного происхождения могут вести себя непредсказуемо. Кроме того, есть практические проблемы строительства — казалось бы, можно устроить свайный фундамент и исключить влияние непредсказуемой толщи на сооружение, однако забивать сваи или бурить под них скважины в этих грунтах тоже непросто — можно наткнуться на обломок бетона или металл.
В любом случае мы не преследуем в этой заметке цель решить проблему изучения техногенных грунтов и способов строительства на них. Для этого есть ученые, занимающиеся этой проблемой и накопленная информация. Например, эта книга:
Заметим, что как и с обычными грунтами, НЕОБХОДИМО выполнить их испытание, чтобы изучить поведение при нагружении или других видах воздействий. Это поведение, отклик грунта на воздействие, следует проанализировать и принять решение о том, какой моделью его можно воспроизвести в виртуальной среде (расчетной схеме) так, чтобы максимально обеспечить достижение цели расчета.
Техногенные грунты рекомендуется испытывать по образцам, характерным для всей толщи, причем образцы должны быть большего размера, чем для обычных грунтов. При резко изменяющемся составе и невозможности выделить основной вид целесообразность проведения испытаний существенно снижается. Характеристики сжимаемости техногенного грунта предпочтительнее определять полевыми методами (например, штампами).
Отметим, что одним из способов обеспечения надежности техногенного грунтового основания является его уплотнение и отсыпка уплотненной грунтовой подушки. Сегодня геосинтетические материалы позволяют улучшить работу грунтовой подушки за счет армирования. В качестве примера приведем конструкцию усиления основания под зданием на плитном фундаменте, выполненную в виде широкой (в плане шире, чем фундамент) щебеночной подушки с четырьмя слоями полимерной георешетки на уплотненном техногенном грунте.
Геокомпозитное основание: армированная щебеночная подушка на техногенном уплотненном грунте
Работа такой подушки обеспечивается за счет заклинки щебня в ячейках и появлении сцепления у несвязного грунта, как показано на иллюстративном примере ниже:
Превращение несвязного щебня в связный грунт за счет прослоек армирующей геосинтетической решетки
Вернемся к основной цели этой заметки — как сделать хотя бы предварительный расчет с насыпными грунтами? Где взять характеристики?
Приведем информацию из книги В. Э. Даревского и A. M. Романова «Проектирование сооружений, обеспечивающих устойчивость грунтовых массивов (набережные, берегоукрепления, подпорные стены, защита от оползней и пр.)» М.: Мастер, 2011. — 596 с. Её можно найти в интернете и держать как «настольную» (лучше в твердой копии).
Эти рекомендации теперь есть и в СП 22.13330