Изучение поведения фундаментов глубокого заложения, включая щелевые конструкции, представляет собой сложную инженерную задачу. Основная трудность заключается в необходимости раздельной оценки двух ключевых компонентов: сопротивления грунта по боковой поверхности сваи и под её подошвой.
Проблемы традиционных методов испытаний
Поскольку надежные способы разделения этих сопротивлений по общему графику статических испытаний отсутствуют, исследования обычно проводят с применением специальных измерительных датчиков — тензометров, фиксирующих нормальные и касательные напряжения. Альтернативный подход предполагает испытания фундаментов с искусственно исключенной из работы либо подошвой, либо боковой поверхностью. Однако и этот метод имеет существенный недостаток: он не позволяет определить фактическое распределение напряжений в конструкции.
Точность измерений и проверка методик
Кроме того, показания датчиков, полученные на основе калибровочных графиков, могут искажаться на различных этапах: при монтаже приборов, в процессе бетонирования фундамента, а также из-за конструктивных особенностей самих датчиков и агрессивного воздействия окружающей среды. Это делает обязательной проверку их работоспособности в реальных условиях каждого конкретного испытания. Отработка таких методик в ходе натурных экспериментов требует значительных трудозатрат, поэтому многие ключевые вопросы предварительно исследуются на крупномасштабных лабораторных моделях.
Результаты экспериментальных исследований
Контроль работы сдвиговых тензометров был выполнен при испытаниях моделей С-2 и С-3, у которых подошва была выведена из работы. Сравнение данных тензометров с результатами прямого измерения сопротивления грунта показало, что погрешность не превышает 20%. Это подтверждает допустимость использования таких датчиков в полевых условиях. Эти же испытания позволили установить, что полная мобилизация сопротивления грунта за счет трения по боковой поверхности в условиях опытной площадки происходит при осадке верха фундамента всего на 6–8 мм.
Влияние технологии устройства и анализ натурных конструкций
Сравнение результатов испытаний модели С-5, забетонированной с применением глинистого раствора, и модели С-1, забетонированной «насухо», а также анализ эпюр касательных напряжений для фундаментов, устроенных в аналогичных условиях, показало, что влияние бурового раствора на несущую способность боковой поверхности является незначительным. Окончательный анализ несущей способности реальных щелевых фундаментов проводился по результатам статических испытаний натурных образцов СН-1, СН-2 и Н-3. В задачи этих полевых исследований также входило определение распределения нормальных и касательных напряжений по боковой поверхности конструкций.