Введение
РАЗДЕЛ I. Анализ особенностей инженерно-геологических условий города как факторов риска для строительства, реконструкции и эксплуатации зданий и сооружений
1. Факторы инженерно-геологического риска для урбанизированной территории (на примере Санкт-Петербурга) 14
1.1. Методология оценки риска 14
1.2. Анализ инженерно-геологических условий Санкт-Петербурга как составляющих риска для строительства 18
1.3. Водонасыщенный глинистый грунт естественного сложения как дисперсная структурированная система 32
1.4. Природно-техногенные процессы как фактор риска для безопасности урбанизированной территории 36
Выводы по главе 1 45
2. Критерии оценки риска развития деформаций оснований в проектной практике 46
2.1. Развитие требований отечественных строительных норм
в аспекте безопасности застройки, прилегающей к объекту строительства 46
2.2. Условие ограничения дополнительных осадок городской застройки как
эвристический критерий риска при новом строительстве и реконструкции 52
Выводы по главе 2 58
РАЗДЕЛ II. Исследования изменения напряженно- деформированного состояния водонасыщенных глинистых грунтов в процессе их статического нагружения и разгрузки в натурных условиях
3. Исследование процесса деформирования водонасыщенных глинистых грунтов при статическом нагружении в натурных условиях 59
3.1. Методика проведения комплексного натурного эксперимента 59
3.2. Натурные исследования деформирования основания грунтовой дамбы 65
3.2.1. Условия проведения натурного эксперимента
на сооружениях защиты Санкт-Петербурга от наводнений 65
3.2.2. Результаты измерения деформаций в основаниях опытных полигонов 76
3.2.3. Результаты измерений тотальных напряжений в массиве грунта на опытных полигонах 86
3.2.4. Результаты измерений порового давления в массиве грунта на опытных полигонах 87
3.2.5. Измерения прочностных характеристик грунта 93
3.3. Сравнение результатов расчета с данными длительных наблюдений
за осадками зданий 95
Выводы по главе 3 99
4. Натурные исследования развития деформаций водонасыщенных глинистых грунтов при статической разгрузке (при устройстве глубоких котлованов) 101
4.1. Постановка серии натурных исследований 101
4.2. Подземное сооружение на Комендантской пл 105
4.2.1. Инженерно-геологические условия площадки 105
4.2.2. Постановка натурных исследований 107
4.2.3. Результаты натурных измерений 108
4.3. Опытный котлован у Московского вокзала 110
4.3.1. Инженерно-геологические условия площадки 110
4.3.2. Постановка натурного эксперимента 112
4.3.3. Результаты натурных измерений 113
4.4. Котлован подземного сооружения у пл. Восстания 118
4.4.1. Инженерно-геологические условия площадки 118
4.4.2. Постановка натурных исследований 119
4.4.3. Результаты натурных измерений 123
4.5. Комплексные натурные исследования поведения массива грунта при откопке опытного котлована у Мариинского театра 126
4.5.1 Инженерно-геологические условия площадки 126
4.5.2 Описание натурного эксперимента 129
4.5.3 Последовательность откопки котлована 132
4.5.4. Результаты натурных измерений 135
4.6. Скорость развития деформаций массива грунта при откопке котлована 144
Выводы по главе 4 145
РАЗДЕЛ III. Водонасыщенный глинистый грунт как вязкопластическая среда
5. Сопоставление результатов натурных наблюдений и представлений теории фильтрационной консолидации 147
5.1. Границы и критерии применимости теории фильтрационной консолидации 147
5.2. Анализ результатов натурных исследований с позиции теории фильтрационной консолидации 154
5.2.1 Сопоставление фактической работы оснований опытных полигонов и представлений теории фильтрационной консолидации 154
5.2.2 Анализ результатов длительных наблюдений за осадками зданий с позиций теории фильтрационной консолидации 162
5.2.3 О штамповом и компрессионном модулях деформации 165
5.2.4 Анализ вклада процесса консолидации в осадку основания при учете нелинейной зависимости коэффициента фильтрации от градиента напора 167
5.2.5 Направления совершенствования методов расчета
развития деформаций во времени 171
5.3 Механизм поведения водонасыщенного глинистого грунта при нагружении 174
Выводы по главе 5 178
6. Математическое описание нелинейной работы грунта при нагружении и разгрузке 180
6.1 Анализ наиболее распространенных нелинейных моделей работы грунта 180
6.1.1 Идеапьно-упруго-пластическая модель с предельной поверхностью, описываемой критерием Кулона-Мора 180
6.1.2 «Шатровые» модели. Модифицированная модель Cam Clay 181
6.1.3 Другие модификации модели Cam Clay 187
6.1.4 Модели «с двойным упрочнением» 190
6.2. Проблемы расчета глубоких котлованов 194
6.3 Вязкопластическое деформирование грунта 200
6.3.1 Основные принципы построения феноменологической модели работы водонасыщенного глинистого грунта 200
6.3.2 Решение нелинейных задач при использовании метода конечных элементов 204
6.3.3 Учет фактора времени при развитии деформаций объема 205
6.3.4 Развитие деформаций формоизменения во времени 206
6.3.5 Определение параметров модели 213
Выводы по главе 6 222
7. Моделирование квази статического нагружения и разгрузки основания с учетом вязкопластической работы грунта 223
7.1 Моделирование постоянного статического нагружения 223
7.1.1 Расчет деформирования во времени оснований опытных полигонов комплекса защиты г. Санкт-Петербурга от наводнений 223
7.1.2 Расчет осадок зданий на территории Санкт-Петербурга 228
7.2 Моделирование временных статических воздействий 233
7.2.1 Моделирование штамповых испытаний 233
7.2.2 Моделирование статических испытаний свай 240
7.2.3 Моделирование статического зондирования грунта 242
7.3 Моделирование работы массива грунта при разгрузке, обусловленной устройством глубоких котлованов 244
7.3.1 Расчетный анализ деформации ограждения котлована в Берлине 244
7.3.2 Расчетный анализ развития деформаций массива грунта при устройстве подземного сооружения на Комендантской пл 246
7.3.3 Расчетный анализ деформаций массива грунта
при устройстве опытного котлована у Московского вокзала 248
7.3.4 Расчетный анализ поведения массива грунта при устройстве глубокого котлована на пл.Восстания 252
7.4 Расчетный анализ поведения массива грунта при устройстве опытного котлована на площадке возле Мариинского театра 256
7.4.1 Определение параметров поведения грунта для расчетов с использованием вязкопластической модели 256
7.4.2 Применение численно-аналитического метода расчета 263
7.4.3 Расчет с использованием вязкопластической модели грунта 265
7.5. Обобщение результатов оценки параметров реологических свойств грунта по данным натурных наблюдений 274
Выводы по главе 7 278
РАЗДЕЛ IV. Методологические основы расчета оснований зданий и сооружений для повышения безопасности их строительства и эксплуатации
8. Методология проектирования оснований зданий и сооружений в условиях плотной городской застройки 279
8.1 Концепция научно-практического сопровождения строительства 279
8.1.1 Составляющие научно-практического сопровождения 279
8.1.2 Категории сложности объекта реконструкции и нового строительства 283
8.1.3 Учет вязкопластического поведения грунта в рамках научно-практического сопровождения строительства 288
8.2 Методология проектирования глубоких котлованов в условиях городской застройки 290
Выводы по главе 8 294
9. Примеры реализации методики проектирования глубоких котлованов в условиях городской застройки 296
9.1 Устройство подземного сооружения под Каменноостровским театром 296
9.1.1 Задачи, решаемые при реконструкции 296
9.1.2 Инженерно-геологические условия площадки 298
9.1.3 Концепция устройства подземного объема 300
9.1.4 Расчетное обоснование проектного решения 309
9.1.5 Результаты мониторинга 313
9.2 Подземный паркинг на Почтамтской ул 315
9.2.1 Задачи, решаемые при реконструкции 315
9.2.2 Инженерно-геологические условия площадки 317
9.2.3 Расчетное обоснование концепции устройства подземного объема 321
9.2.4 Выполнение работ и результаты мониторинга 327
Основные выводы 331
Литература 334
Приложение 1 356
