автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Моделирование состояния городской застройки в целях обеспечения эксплуатационной надежности оснований и фундаментов, зданий и сооружений при подтоплении

На правах рукописи

Скибин Геннадий Михайлович

МОДЕЛИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ В ЦЕЛЯХ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ, ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ПРИ ПОДТОПЛЕНИИ

Специальности: 05.23.02 Основания и фундаменты, подюмные сооружения 25.00.36 Геоэкология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Волгоград - 2005

Работа выполнена на кафедре «Системы автоматизированного проектирования объектов строительства и фундаментостроение» Южно - Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института)

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Мурзенко Юлиан Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Цветков Владимир Константинович

доктор технических наук, профессор Силкин Александр Михайлович

доктор технических наук, профессор Кондюрина Татьяна Александровна

Ведущая организация: Ростовский государственный строитель-

ный университет (РГСУ)

Зашита состоится «^>> _2005-г в 10® на заседании диссертационного совета Д.212 026 01 при Волгоградском государственном архитектурно - строительном университете по апресу: 400074, г. Волгоград, ул Академическая, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного архитектурно - строительного университета

Автореферат разослан « » ¿¿¿ ¿¿/¿'т д__^ 2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного Совета ¡// В. Кукса

Обшая характеристика работы

Актуальность работы

Обшей проблемой эксплуатации урбанизированных территорий является осуществление эколого-реабилитациокных мероприятий, направленных на оздоровление городской среды путем приостановления влияния на нее неблагоприятных природных и техногенных факторов Одним из таких негативных и длительно действующих факторов является подтопление городских территорий грунтовыми водами природною и техногенного характера, которое характерно для большинства современных городских территорий Этот процесс характерен также для города Новочеркасска, который входит в число примерно 2000 крупных городов мира с населением более 100 тыс человек.

Проблемным анализом природной и юхногекной среды города установлено, что около 50 % занимаемой территории города подвергается интенсивному подтоплению грунтовыми водами с высокой минерализацией, агрессивностью и загрязненностью техногенными продуктами В целом территория " Новочеркасска по состоянию почв и подземных вод относится к зоне чрезвычайной экологической ситуации (ЧЭС) в соответствии с принятыми в настоящее время критериями

Начиная с 1991 г в городе проводятся комплексные исследования но оценке состояния экологической среды В результате интеграции усилий Администрации города. Комитета по экологии и охране окружающей среды и научных коллективов вузов и НИИ (ЮРГТУ, НГМА, ГХИ и ряда других) накоплен обширный материал по оценке объекте окружающей среды Новочеркасска, разработан экологический паспорт города, подготовлены обосновывающие материалы к разработке прмрам-мы вывода территории из категории ЧЭС.

С точки зрения фундаментостроения и методов обеспечения устойчивости и надежности маний и сооружений вся 1 ерритория города относится к особым гр> н-товым условиям строительства Эданкя и сооружения, расположенные в зонах проявления особых грунтовых условий, испытывают неравномерные деформации, зачастую находятся в предаварийном состоянии и требуют инженерной защиты.

Таким образом, одной из актуальных проблем р рассматриваемом комплексе работ является разработка и осуществление мероприятий, направленных на обеспечение эксплуатационной надежности оснований и фундаментов, зданий и сооружений города при воздействии негативных факторов подтопления грунтовыми и техногенными водами в особых фунтовых условиях. Данная проблема включает в себя решение целого комплекса сложных и взаимосвязанных геоэкологических, геотехнических и градостроительных задач.

Приведенные сведения показывают, что тема диссертационной работы является актуальной и ее разработка обладает научной и практической ценностью как для города Новочеркасска, так и для м н о|шк чс я в сопоставимых условиях. I В И БЛ д |

СП

о»

Данная работа выполнена на кафедре «САПР объектов строительства и ф\ н-даментостроение» Южно-Российского государственного технического университета (ЮРГТУ (НПИ)) в русле научного направления «Компьютерная оптимизация, ресурсосберегающие расчеты и управление состоянием строительных конструкций и оснований зданий и сооружений» (председатель совета научного направления проф., д.т.н. Ю.Н. Мурзенко). Научные исследования, обобщенные в диссертации выполнялись также по госбюджетной тематике научно-исследовательских работ по единому заказ наряду министерства образования РФ на тему «Разработка новых принципов и методов информационного моделирования процессов взаимодействия сооружения и грунтового основания». Научные исследования, выполненные автором диссертации, развивают основную тематику научной школы профессора Ю.Н. Мурзенко «Механика грунтов основания и фундаменты», внесенной в реесф (рег.№ 14) научных школ ЮРГТУ (НПИ) и зарегистрированной в Министерстве образования и науки РФ.

Цель диссертационной работы-

Обеспечение эксплуатационной надежности оснований и фундаментов, зданий и сооружений путем совершенствования методов расчета оснований по несущей способности и разработки современных принципов создания муниципальной геоинформационной системы на основе информационного моделирования состояния городской застройки при подтоплении.

Задачи исследования-

1. Изучение экологических проблем городской застройки на основе анализа градостроительных, геотехнических и геоэкологических особенностей инженерной инфраструктуры.

2. Прогнозирование процесса и последствий подтопления на основе построения информационной модели инженерной инфраструктуры города.

3. Выбор сиспгемообразущих особенностей застройки города и разработка принципов микрорайонирования городской территории по геоэкологическим, геотехническим и градостроительным признакам.

4. Исследование особенностей и последствий подтопления зданий и сооружений грунтовыми и техногенными водами, разработка методики сбора и обобщения данных по подтоплению застраиваемых территорий.

5. Исследования изменения напряженно- деформированного состояния СНД(') системы «фунтовое основание- фундаменты- здание» в процессе повышения уровня грунтовых вод в результате подтопления.

6. Совершенствование методов расчета оснований фундаментов по несущей способности с использованием экстремальных принципов механики сплошной среды в целях обеспечения эксплуатационной надежности зданий и сооружений

7. Экспериментальное обоснование расчетных схем, принятых в аналшических решениях по определению оценок несушей способности оснований

8. Разработка и классификация мероприятий по геоэкологической и геотехнической защите оснований и фундаментов, зданий и сооружений городской застройки на стадиях проектирования, строительства и эксплуатации.

9. Разработка специализированной Геоинформационной системы (сГИС ), способствующей оперативному получению информации для принятия решений по защите городской инженерной инфраструктуры, оснований и фундаментов от во действия подтопления.

> Научная новизна работы-

1 Разработана информационная модель инженерной инфраструктуры юрода, , позволяющая устанавливать взаимовлияние геоэкологических факторов подтопления и объектов городской застройки.

2 Исследовано влияние негативных факторов подтопления на основания и фундаменты обьектов инженерной инфраструктуры города.

3. Разработаны методики сбора и обобщения данных по подтоплению застраиваемых территорий, а гакже проведения обследования и диагностики отдельных объектов инженерной инфраструктуры города.

4 Разработан метод оценки несущей способности системы «грунтовое основание - фундамент» с использованием экстремальных принципов механики сплошной среды с учетом негативных факторов подтопления.

Разработана методика моделирования изменения НДС основания при подтоплении с качес! венной и количественной оценкой основных критериев надежности грунтовою основания по деформациям и несущей способности, с применением нелинейной расчетной модели основания.

6. Дано экспериментальное обоснование теоретических решений по определению нижних и верхних оценок несущей способности оснований ленточных фундаченюв.

Объектами исследования являются-

основания и фундаменты, здания и сооружения юродской архитектурно-строитен.ной системы, взаимодействующей с экологически неблагоприятной приростной и техногенной средой при подтоплении грунтовыми водами.

Практическая значимость работы-

1. Обобщены сведения о застройке города, специфике фундаментостроения и техническом состоянии зданий, сооружений и инженерных коммуникаций на основе анализа проведенных обследований зданий и сооружений. ? Дана классификация негативных факторов подтопления и изучено их влияние на решение задач проектирования, строительства и эксплуатации объектов инженерной инфраструктуры города.

3. Разработаны электронные карты микрорайонирования территории города по характеру застройки, интенсивности подтопления, агрессивности грунтовых

вод, просадочности грунтов при замачивании, с учетом инженерно-геологического строения оснований зданий и сооружений

4. Разработана методика и представлены данные об ущербе от подтопления для зданий, сооружений, инженерных коммуникаций, а также для уникальных зданий и сооружений города Новочеркасска, включая основные памятники истории и архитектуры Эти данные приведены для микрорайонов и для города и целом.

5. Предложен метод расчета оснований по несущей способности, повышающий надежность проектных решений.

6. Предложены рекомендации, обеспечивающие повышение экспдуа(ацион-ной надежности оснований и фундаментов, зданий, сооружений и юродских территорий, находящихся в условиях подтопления.

7. Разрабогана компьютерная программа «Специализированная геоинформационная система» (еГИС) для просмотра характера подтопления и негативны* факторов подтопления по микрорайонам города для целей проецирования, строительства и эксплуатации объектов инфраструктуры города

Основные положения, выносимые на защиту-

1. Методика выбора и определения параметров, описывающих системы и подсистемы информационной модели городской застройки.

2. Принципы и методы геоэкологического и строительного микрорайонирования городской застройки.

3. Методики сбора и обобщения данных по подтоплению застраиваемых территорий и проведения обследования, диагностики отдельных объектов инженерной инфраструктуры города

4. Результаты исследования изменения НДС грунтового основания зданий и сооружений с применением нелинейных расчетных моделей основания ири повышении уровня грунтовых вод, вызванном подтоплением 1ерришрии застройки города.

5. Метод расчета несущей способности основания в системе «грунтовое основание - фундаменг» с учетом негативныых факторов подтопления, как одного из направлений повышения надежности зданий и сооружений

6. Методика выбора геотехнических мероприятий, направленных на обеспечение эксплуатационной надежности оснований и фундаментов объектов городской застройки на стадиях проектирования, строительства и эксплуатации объектов застройки.

Методы исследования--Формализация и системный анализ банка информации о состоянии зданий, сооружений и территорий застройки города.

-Информационное моделирование поведения оснований объектов застройки при подтоплении.

-Теоретические решения по оценке несущей способности системы «основание-фундамент».

-Экспериментальное обоснование расчетных моделей грунтового основания.

-Развитие принципов построения Геоинформационных систем.

Достоверность результатов исследований-

Достонерноепь научных положений и рекомендаций обеспечивается: использованием реальной базы данных о состоянии городской застройки и характере подтопления, реальной инженерно-геологической характеристики городской застройки; использованием нормативной и научно-технической литературы и результатов исс тедований других авторов. Достоверность научных положений и полученных решений подтверж юется применением фундаментальных принципов и методов теории пластичное (и.

Апробация работы-

Осковные положения диссертационной работы доложены ча международной школе-семинаре по фу ндаментостроснию и охране геологической среды (Сочи, 1992), на IV Всероссийской конференции «Нелинейная механика грунтов» с иностранным участием (Санкт-Петербур1, 1993), на Российской научной конференции «Информационные 1ехнологии в архитектуре» (Ростов - на Дону, 1993), на международной научно-практической конференции «Строительство -98» (Ростов - на Дону, на внутринузовских конференциях кафедр строительного профиля

НГТУ0991-1997 г.г.У, на международных научно-практических конференциях «Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах» ( ЮРГТУ, 2000 г), «Моделирование, теория, методы и средства» ( ГОРГТУ, 2001 г) «Информационные техно 101 ии п обследовании эксплуатируемых зданий и сооружений» (ЮРГТУ, 2001-20031 ), на международной научно-технической конференции «Современные проблемы фундаментостроения» (Волгоград, 200! г.), на международной конференции по геотехнике, посвященной 300-летию Санкт-Петербурга «Реконструкция исторических городов и геотехническое строительство» (Санкт-Петербург, 2003)

Результаты работы использованы в учебном процессе по специальности 29 03 ПГС САПР, в госбюджетной научно-исследовательской работе на тему «Разработка новых принципов и методов информационного моделирования процессов взаимодействия сооружения и грунтового основания».

Внедрение резулътатов-

Результаты исследований и графические рекомендации, разработанные в диссертационной работе, внедрены в проектных институтах «Донпроскттлектро» (! Новочеркасск ), «СевкавНИПИат ропром» и «Воечпро^кт» (г Ростов-на Дону ), в Управлении главного архитектора I Новочеркасска, в научно-производственных фирмах «Изыскатель» и СП «ТОП-ДИЗАЙН», в учебном процессе в ЮРГТУ (НПИ) и НГМА.

Структура и объем работы-

Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, общих выводов и 3 приложений, содержит 290 страниц машинописного текста, 28 таблиц, 67 рисунков и схем, список литературы из 172 наименований. Публикации-

Па результатам диссертационной работы опубликовано 45 статей и докладов, монография, получено 7 авторских свидетельств на изобретения и 6 свидетельств об официальной регистрации программ для ЭВМ.

Основное содержание работы

Во введении обосновывается актуальность темы, ее научная и практическая целесообразность. Сформулированы цель и задачи диссертационной работы

Материалы первой главы «Проблемы зашиты объектов городской застройки от подтопления грунтовыми и техногенными водами» составлены на основе изучения архивных источников, проектных разработок генерального плана города Новочеркасска, литературных источников, а также сведений, содержащихся в Эколши-ческом паспорте г. Новочеркасска (раздел «Инженерная инфраструктура г Новочеркасска», составленный под руководством профессора Мурзенко ЮН).

В результате изучения и обобщения материалов по истории строительства и состоянии застройки города Новочеркасска установлены характерные инженерно-геологические и инженерно-строительные его особенности, специфические условия фундаментостроения, а также последовательность и причины развития подтопления городской территории грунтовыми и техногенными водами, которые были учтены в решении инженерных и научно-технических задач защиты зданий и сооружений, опубликованных в диссертационной работе

Планировка и застройка города Новочеркасска, его архитектурно-художественный облик складывались постепенно в результате длительного коллективного труда архитекторов и строителей. Облик города динамично отражает результаты социального развития и развития научно-технического прогресса

Показано, что формирование инженерной инфраструктуры города происходило в период создания современной промышленности города и в основном завершилось в 1972 г. с вводом в экспл>атацию Новочеркасской ГРЭС В последующем произошли определенные изменения, направленные на расширение, реконструкцию и совершенствование этой инфраструктуры

Город Новочеркасск сформировался на юге России как административный центр - столица Донского казачества, центр государственной власти, центр ра»ви-тия культуры, строительного дела и архитектуры, образования и торговли Ого ока-зато огромное влияние на общественное развитие региона - Юга России

В последующем г. Новочеркасск стал центром развития прочыш .енности. которая отличалась наукоемкими технологиями и требовала привлечения специа-

листов высшего интеллектуатьного уровня, инженеров и рабочих высоких квалификаций Несмотря на огромный научный и промышленный потенциал города, имею место отставание в проведении эколого-реабилитационных мероприятий и город Новочеркасск постепенно перешел в состояние чрезвычайной экологической ситуации (ЧЭС).

На рис. 1. представлена агломерация города, которая отражает концентрацию промышленного и сельскохозяйственного производства, размещение трудовых ресурсов и историческую специфику взаимного размещения населенных мест.

Рис. 1 Карта-схема агломерации «Город Новочеркасск»

Город состоит из двух крупных сел итебно-промы тленных образований, разделенных между собой поймой реки Тузлов. Южная часть (бывший Первомайский район) - старый комнатный город. Северная часть (бывший Промышленный район), которая сложилась на базе крупных промышленных предприятий, включает несколько рабочих поселков и многоэтажных микрорайонов, сформировавшихся вокруг крупного промышленного узла. Этот район, в отличие от старой части города, вытянулся с км а на север между автодорогой Новочеркасск-Шахты и поймой р. Тузлов.

Общая площадь земель, занятых жилыми районами и промышленными предприятиями, занимает 3399 га или 37 % всей территории города.

С точки зрения фундаментостроения и методов обеспечения устойчивости и надежности зданий и сооружений вся территория города относится к особым грунтовым условиям строительства, из которых наиболее типичными являются следующие: строительство на лессовых просадочных грунтах (центральная часть города, р-н Черемушек, старая и новая птошадки НЗСП, м'р Донской, Восточный м/р, частично м/р Октябрьский); строительство на оползневых склонах (с северной, восточной и южной сторон новочеркасского холма); строительство в условиях высокого уровня залегания фунтовых вод (площадка НЭВЗ, м/р Молодежный и ip ); строительство в условиях интенсивного подтопления территории (м/р Хотунок, часть м/р Восточный, территория вдоль поймы рек Тузлов и Аксай и др ), строительство на набухающе-у садочных фунтах (м/р Октябрьский)

Здания и сооружения, расположенные в указанных зонах проявления особых фунтовых условий, испытывают неразномерные деформации, зачастую находятся в предаварийном состоянии и требуют инженерной зашиты Строительство в каждом из указанных особых фунтовых условий требует профессиональных подходов и знания специфики обеспечения эксплуатационной надежности зданий и сооружений

Проблемы защиты объектов городской застройки от негативных последствий подтопления футовыми и техногенными водами оказывают влияние на многие стороны инженерной деятельности и представляют собой комплекс взаимосвязанных сложных актуальных задач, харак горных для современных урбанизированных территорий. Исследования в данной области представляют обширный, весьма многообразный научно-технический материал Поэтому состояние разработок целесообразно осветить с позиций системной связи результатов исследований в различных научных направлениях.

Общее состояние и перспективы развития инженерной экологии достаточно полно изложены в работах Mai vpa И И . Вопросам экологической бе ¡опасности России и задачам экологического образования посвящены исследования Линени-ча С.Н., Кондюриной Т.А., Каплина В.Т. и Богогосян А Т

Вопросам подтопления городской застройки посвящены многочисленные исследования. В работе Тихомирова E.H. и Котлова Н.Ф. обобщены исследования о техногенном воздействии на режим фунтовых вод городских территорий с применением математической статистики. Показано влияние целого ряда взаимосвязанных природных и техногенных факторов Большое гначение в решении вопросов защиты городских территорий от подтопления сьпрали исследования профессора Ананьева В.П и его учеников, которые были основаны на привлечении обширных свечений и) инженерной геологии и учитывали опыт эксплуатации городской встройки

В результате обобщения опыта наблюдений за состоянием зданий и сооружений на подтопленных территориях Дегтеревым Б М и Дзекцером F С были разработаны предложения по защите оснований зданий и сооружений от воздействия подземных вод Вопросам изучения изменения структуры и свойств !ессовых

грунтов территорий Северного Кавказа в процессе подтопления были посвящены многолетние исследования Воляника Н.В. и Трусовой С.В, Многолетние исследования в области инженерной экологии выполнены профессором Синяковым В.Н. и его учениками. Даны оценки развития (еологических процессов в лессовых породах Приволжья под влиянием городского и мелиоративного строительства. Опыт инженерно-гидрогеологического обоснования защиты территорий застройки в Калмыкии, подверженных процессам подтопления, обобщен в работах Слинко О.В.. Казаковой И.Г. и Ратиева А.Я. Значительное влияние на обеспечение эксплуатационной надежности территории юрода Новочеркасска в связи с длительными процессами подтопления грунтовыми и техно! енными водами оказали многолетние научно-исследовательские работы Родионовой JI.M. и Ткачука Э.И., которые использованы автором диссертации в качестве базовых инженерно- геологических и I идро! еологических материалов. Проблемам инженерной экологии города Новочеркасска посвящены также многолетние исследования и инженерно-технические разработки профессора Мурзенко Ю.П.

Единым научно-техническим блоком являются научные исследования в области инженерной геологии, механики грантов и фуцдамептостроении, что характерно и для инженерной дея гельности в строительной области.

Основоположниками развития инженерной геологии для решения строительных тдач являются Ананьев В.П., Яередельский Л,В. и Коробкип В.И., Специальная инженерная геология получила развитие в грудах Коломенскою Л.В. . Исслелование строительных свойств )р>шон получило развитие и обобшение в работах Бабкова В.Ф , Иванова П Л., Швецова Г.И. Исследования и разработки полевых методов определения строительных свойств фунтов с обобщением работ в этой области »а рубежом выполнены Трофимеиковым Ю.Г. и Воробковым JI.II.. Зарубежный опыт в области механики »рунтов и грунтоведения освешен также в работах Хоу Б К. (США) и Кезди А.(Вежрия). В названных работах кашли отражение вопросы изменения свойств грунтов при их взаимодействии с грунтовой водой, что характерно для процессов подтопления.

Исследования и разработки решения инженерных задач в области механики грунтов и фундаментостроения являются ключевыми в выборе методов обеспечения надежности зданий и сооружений i ородской застройки. Уникальные опыты по определению предельной несущей способности грунтового основания на моделях были проведены Курлюмовым В.И , что положило начато разработкам теоретических методов расчета грунтовых оснований по несущей способности. Основы расчета фундаментов как конструкций было заложено в трудах Пузыре вского Н.П

Основоположником отечественной школы фундаментостроения является крупный ученый-математик и инженер Герсеванов Н.М., который разработал принципы расчета оснований сооружений по предельным состояниям, разработал теорию расчета водонасьнцекных грунтов, введя понятие «грунтовой массы»,

предложил методы расчета фундаментов как конструкций на упругом основании и динамический метод расчета свай. Значительная роль в развитии отечественной школы механики грунтов как теоретической базы расчета оснований зданий и сооружений принадлежит профессору Цытовичу Н.А Им в 1934 г был создан первый в отечественной практике учебник по механике грунтов Систематическое изложение современного состояния науки об основаниях и фундаментах осуществлено Гольдштейном М.Н., Далматовым Б.И., Уховым С.Б., Силкиным А.М . Симаги-ным В Г и др.. Получило интенсивное развитие новое научное направление- нелинейная механика грунтов и базирующиеся на этом направлении нечинейные методы расчета оснований и фундаментов. Данному направлению посвящены исследования Винокурова Е.Ф., Вялова С.С., Горбунова-Посадова М.И , Зарецкого Ю К , Дидуха Б.И., Бугрова А.К., Малышева М.В., Мурзенко Ю Н., Соломина В.И., Тср-Мартиросяна З.Г., Федоровского В.Г., Дыбы В.П. и др

Процессы, происходящие в основаниях в условиях предельного состояния, изучались в работах JI. Прандтля, В.В. Соколовского, И.В. Федорова, М.И. Горбунова-Посадова, H.A. Цытовича, Ю.Н Мурзенко, Г.В. Василькова, В.П Дыбы и других.

Необходимость расчета строительных конструкций по первому предельному состоянию определила развитие предельного анализа, выросшего из двух теорем A.A. Гвоздева. В настоящее время предельный анализ представляет собой развивающуюся область механики и прикладной математики. В области оснований и фундаментов методы предельного анализа развивались в работах В.П Дыбы

Решению проблем по определению несущей способности оснований сооружений и устойчивости грунтовых массивов сложного рельефа в сметанной постановке посвящены работы В.К. Цветкова и А.Н, Богомолова.

Значительное место в обеспечении эксплуатационной надежности зданий и сооружений при подтоплении занимает прогноз деформаций основания и осадок фундаментов. Методы расчета осадок оснований получили развитие в работах Цытовича Н А., Егорова К.Е., Гольдштейна М Н,(Украина). Россихина Ю В.(Латвия), Мурзенко Ю.Н. .

Вопросам строительства в особых грунтовых условиях посвящены научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, многие из которых обобщены Метелюком Н С., Коротеевым Д В (Украина) и Пилягиным Л.В. Основы проектирования и строительства на лессовых просадочных грунтах заложены в трудах профессоров Мустафаева А.А (Азербайджан), Абегева Ю.М , Абелева М Ю и лр Исследования физико-механических свойств лессовых пород Ростовской области проводили Ананьев В П , Воляник Н В., Финаев В И.; вопросами проектирования и строительства на этих фунтах занимались Гильман Я Д , Логутнн В В.

Теория расчета зданий на неолнородно - деформируемых лессовых основаниях на основе пространственной вероятностной модели системы «сооружение-

основание)/ итожена в работах Л П Пшеничкина, при этом совместный вероятностный расчет указанной пространственной системы в сочетании с вероятностными методами оценки опасности набухания - усадки позволяет оценить безопасность и долговечность здания.

Важное значение в изучении и практическом использовании лессовых фунтов в качестве оснований сооружений имеют работы профессора Василькова Г В., разработавшею теорию оценки напряженно- деформированного состояния лессовых грунтов в основании под воздействием процессов влагопереноса. Эти вопросы получили также развитие в работах профессораПриходченко O.E.

Значительное место в научно-технической и инженерной деятельности специалистов занимают проблемы и задачи обеспечения эксплуатации существующих зланий и сооружений Наиболее важными изданиями по основаниям и фундаментам реконструируемых зданий, которые широко используются на практике, являются книга профессора Коновштова П.А и монография Полищука А.И., в которых изложены принципы проектирования, методы определения нагрузок на фундаменты реконструируемых зданий и рекомендации по выбору проектных решений.

Отечественный и личный опыт по усилению и реконструкции фундаментов интегрирован в paöoie Швеца В.Б. и Гинзбур1а Л.К (Украина), в которой дана классификация причин, вызывающих необходимость, а также классификация способов реконструкции фундаментов и усиления оснований.

Весьма важный опыт эксплуатации и реконструкции зданий и сооружений накоплен спепиашстами С.-Петербурга, который относится к крупнейшим городам мира со сложными инженерно- геологическими условиями. Поэтому работы Долматова Б И., Фадеева Б И Улицкого В.М., Бугрова А Б , Мангушева Р.А представляют значительный интерес для специалистов.

Широкое внедрение информационных технологий в проектирование и исследование объектов строительства предполагает также развитие системных методов и моделирования. Принципы системного анализа изложены в работе профессора Перегудова Ф.И Основы системотехники строительства разработаны профессором Гусаковым А А и охватывают стадии разработки проектных решений для объектов строительства, а также вопросы надежности организационно- технологических решений.

Профессором Мурзенко ЮН. сформулированы принципы сисгемо!ехниче-ского подхода к решению задач строительства и разработана методология информационного моделирования для условий проектирования и исследования объектов строительства. Различные принципы моделирования применены к решению ряда задач, которые имеют отношение к теме данной диссертационной работы.

В результате анализа штературных источников уточнены задачи научно-технических разработок по диссертационной работе.

Вторая глава диссертационной работы посвящена «Построению информационной модели инженерной инфраструктуры города в целях прогнозирования последствий подтопления грунтовыми водами» содержит описание предложенной автором информационной модели инженерной инфраструктуры города Это позволило рассмотреть взаимовлияние различных подсистем современного города при решении задач инженерной защиты его строительных объектов

Материалы изучения специфики застройки города позволили выбрать системообразующие особенности инженерной инфраструктуры города с позиций проявления негативных факторов подтопления и положить их в основу микрорайонирования городской территории. Такими особенностями выбраны, характер застройки, ин генсивность подтопления, агрессивность грунтовых вод по отношению к грунтам основания и строительным материалам, просадочность грунтов при замачивании, а также инженерно- экологические условия

Разработано микрорайонирование городской территории по градостроите гь-ным, геотехническим и геоэкологическим особенностям, которое осуществлено ira современной картографической основе

Разработана модель комплексной защиты оснований фундаментов, ¡даний и сооружений города, а также городских территорий от подюпдения

При создании информационной модели города объектом исследования является инженерная инфраструктура города в цепом, состоящая из отдельных мемен-юв (районы жилой и промышленной застройки, инженерные коммуникации и т.д) Причем для каждого из этих элементов могут быть выделены свои объекты и присущие им элементы Следовательно, информационная модель города представляет собой модель сложной (большой) системы, основанной на пространственно - распределенной информации об отдельных объектах и элементах

Классический подход к разработке такой модели означает суммирование отдельных компонент в единую модель, причем каждая из компонент решает свои собственные задачи и изолирована от других частей модели Можно отмстить две отличительные особенности такого подхода, наблюдается движение от частного к общему, создаваемая модель (система) образуется путем суммирования о ¡дельных ее компонент и не учитывается возникновение нового системного эффекта

Системный подход является более эффективным, так как позволяет решить проблему построения сложной системы с учетом всех факторов и возможностей, пропорциональных их значимости, на всех этапах исследования и построения модели Такой подход означает, что каждая система является интегриропанным целым даже тогда, когда она состоит из отдельных разобщеньых подсистем, т.е ч основе системного подхода лежит рассмотрение системы как интегрированного целого, причем это рассмотрение при разработке начинается с главного - формулировки цели функционирования

Для разработки информационной модели города использована методология информационного моделирования, разработанная профессором Мурзенко Ю.Н., а также принципы моделирования больших систем, предложенные Советовым Б Я. и Яковлевым С А Информационная модель инфраструктуры города позволяет устанавливать общие связи между взаимодействующими ее подсистемами.

Последовательно осуществлены следующие этапы моделирования: построение концептуальной модели инфраструктуры города; построение концептуальной модели инженерной инфраструктуры города (ИИГ);

построение технической иерархической модели ИИГ как большой системы со структурированием ее на подсистемы, отдельные объекты и их фрагменты;

компьютерная реализация - имитация процесса функционирования объектов строительства или подсистем при подтоплении с применением методики активного эксперимента;

компьютерная реализация - имитация состояния ИИГ при подтоплении путем применения специализированной геоинформационной системы (сГИС), построенной с использованием результатов обследования.

На рис. 2 показана концептуальная модель-1 инфраструктуры города в целом, которая структурирована на три подсистемы- непроизводственную, эколого-реабили гационную и производственную. Гакая модель обладает наглядностью, позволяет представить моделируемый объект как целостную систему, позволяет также структурировать эту систему и установить связи между ее подсистемами. При необходимости концептуальная модель может быть преобразована в формальную модель для ее дальнейшей компьютерной реализации. Далее выделена производственная подсистема и на рис.3 показана концептуальная модель-2 инженерной инфраструктуры города Эта модель-2 следует из модели-1 и отражает взаимодействие эколого-реабилитационной подсистемы (внешняя среда) и производственной подсистемы (объекты инженерной инфраструктуры). Затем следует разработка технической имитационной модели, которая является иерархической моделью-3 инженерной инфраструктуры города как большой системы с пространственно -распределенной информацией (рис. 4).

Здесь охвачен весь диапазон структуризации городской инженерной инфраструктуры от городской застройки в целом и до фрагментов локальных объектов. В отличие от моделей 1 и 2, которые носят неформальный эвристический характер, модель - 3 объединяет вполне реальные технические объекты с высокой степенью формализации их свойств.

Следует отметить, что с переходом от одного этапа моделирования к другому происходит снижение диапазона охвата свойств и явлений и большая детализация их харак1еристиь Иными словами, свойства системы и факторы взаимодействия становятся все более реально доступными для наблюдений и исследований.

Этапы моделирования 1,2,3 преследовали цель сбора информации о состоянии городской застройки и состоянии грунтовой среды при подгоплении.

Моделирование процесса достижения цели «геоэкологическая безопасность» городской застройки представлено информационной моделью -4 на рис.5. Моделирование процесса обеспечения инженерной защиты от подтопления представлено информационной моделью -5 на рис. 6. Инженерная защита инфраструктуры города является наиболее трудоемкой и дорогой составляющей из всего комплекса эколого-реабилитационных мероприятий. Поэтому необходима системная оптимизация мероприятий в целях обеспечения их наибольшей экономичности, эффективности и долговечности функционирования. В этих целях инженерную защиту целесообразно разделить на ряд взаимозависимых сфер: гидрогеологическую, инженерно-геологическую, геотехническую, архитектурно-строительную, промышлен-но-технологическую и инженерно-коммуникационную

Последующей задачей является разработка полнофункциональной муниципальной ГИС, которая должна охватить город в целом и все городские инженерные коммуникации. Создание такой ГИС потребует значительных финансовых ресурсов и эта крупная задача выходит за рамки данной диссертационной рабо;ы. Разработки информационной модели города, микрорайонирования городской застройки, выбор защитных мероприятий и др. могут рассматриваться как первые шаги к созданию ГИС г.Новочеркасска.

Для каждого объекта инженерной инфраструктуры можно выделить совокупность признаков взаимовлияния второй подсистемы, выделить доминирующие процессы, развивающиеся во времени, наметить эколого-реабилитационныс меры и запроектировать защитные мероприятия. Многие при ¡паки и особенности рассматриваемой модели ассоциируются с особенностями информационных моделей, представленных на рис. 2-6.

На рис.5 представлена информационная модель подсистем инженерной инфраструктуры города, на основании которой в дальнейшем может быть разработана карта микрорайонирования по инженерно-эколот ическим признакам.

Основным принципом принятой нами методики микрорайонирования юродской застройки является учет градостроительных, геотехнических и геоэкологических факторов инженерной инфраструктуры города, как это следу'1: из моделей 4-5 рис. 5-6.

Рис. 2. Концептуальная модель-1 инфраструктуры города

Рис 3 Концешуальиая модель-2 инженерной инфраструктуры города

Рис. 4. Иерархическая модель-3 инженерной инфраструктуры города как большой системы

Рис.5. Информационная модель-4 обеспечения геоэкологической и геотехнической безопасности

Рис 6. Информационная модель - 5 обеспечения инженерной ющиты от но тгопте-ния, оснований, фундаментов, зданий и сооружений.

В качестве исходной информации для принятого способа микрорайонирования территории города использованы картографические материалы Экологического паспорта города Новочеркасска, разработанные проф. Ю.Н. Мурзенко, а также карты уровней грунтовых вод, агрессивности грунтовых вод и просадочности грунтов, составленные Л. М. Родионовой и Э И. Ткачуком, которые переработаны автором на базе единой картографической основы застройки города и представлены в электронном виде

Разработана методика микрорайонирования городской застройки по следующим инженерно-экологическим признакам.:

1 Наличие экологически - негативных процессов, которые имеют место в локальной зоне или на всей территории микрорайона. Обозначим этот признак - ЭНП - экологически — негативные процессы.

2 Наличие объектов, особо чувствительных или требующих надежной охраны от воздействия ЭНП (школы, больницы, памятники истории и архшек-туры, монументальные сооружения) Обозначим этот признак ЭОО - экологически - охраняемые объекты.

3. Микрорайоны, в которых имеют место или могут быть созданы эколого -реабилитационные условия, существенно улучшающие инженерно-экологическую обстановку. Обозначим этот признак - ЭРП - экологически - реабилитационные признаки.

Город Новочеркасск имеет весьма сложную конфигурацию планировки и различную этажность городской застройки. Поэтому для условного микрорайонирования городской территории и инженерно-коммуникационной инфраструктуры города было выделено три группы структур городской застройки:

1 группа городской застройки - 19 условных микрорайонов городской застройки, которые обозначены порядковыми номерами от 1 до 19.

2 группа - крупные промышленные предприятия города, которые обозначены порядковыми номерами от 1-11 до 11-П.

? группа - инженерные коммуникации города, которые обозначены по группам от ИК-1 до ИК-6

Микрорайонирование выполнено по характеру застройки территории города, факторам подтопления (подтопление грунтовыми и техногенными водами, агрессивность грунтовых вод , просадочность грунтов), а также по инженерно- эко-лотическим признакам.

В третьей главе «Разработка теоретических методов расчета, повышающих надежность расчетов оснований и фундаментов, зданий и сооружений по несущей способности» рассмотрены вопросы выбора и обоснования критериев надежности оснований и фундаментов эксплуатируемых объектов строительства; использования экстремальных принципов механики сплошной среды в расчете несущей спо-

собности грунтового основания; теорет ического решения задач о предельном со стоянии основания фундаментов с определением верхних и нижних оценок несущей способности; экспериментальною исследования по изучению напряженно-деформированного и предельного состояний песчаного основания модели тенточ-ного фундамента; а также оценки несущей способности системы «грунтовое основание- фундамент сооружения» с учетом негативных факторов подюпления.

Надежность строительного объекта- это свойство объекта сохранять свои эксплуатационные качества и параметры функционирования п определен»» ix пределах, соответствующих требованиям СНиП.

Применительно к основаниям и фундаментам в условиях подтопления критериями надежности являются критерий надежности «но устойчивости (прочности)» основания и критерий надежности «по деформациям основяния» Основным критерием надежности оснований является его несущая способность

Показа!ели надежности ОС и его фрагментов moi ут изменяться со временем Ухудшение надежности ОС происходит более интенсивно при воздействии негативных факторов, возникающих в период эксплуатации под воздействием природных и техногенных процессов. Такие процессы, как подтопление территории застройки являются длительно- действующими экологически- негативными факторами комплексного характера.

Обеспечение надежности оснований и фундаментов может осуществляться на стадиях проектирования, возведения и эксплуатации Автор диссертации полагает наиболее эффективным повышение надежности в проектировании путем усовершенствования методов расчета оснований по несущей способности с учетом факторов подтопления, что и реализовано в диссертационной работе.

Автором использованы экстремальные принципы механики сплошной среды в расчете несущей способности грунтового основания Развито теоретическое решение задач о предельном состоянии основания фундаментов с определением верхних и нижних оценок несущей способности. Проведены экспериментальные исследования по изучению напряженно-деформированного и предельного состояний основания модели ленточного фундамента, а также выполнена оценка несу шей способности системы «фунтовое основание - фундамент сооружения» с учетом негативных факторов подтопления.

Теоретически предельная несушая способность основания может бы гь определена численными методами, в частности методом конечных ктементов, с помощью которых можно успешно реализовать современные модели фунтовой среды Однако оценка точности полученного численного решения яшяется серьезной проблемой, следовательно актуальным является контроль результатов Для этого впервые в работах В.П Дыбы предлагается: «разработать методики для получения достаточно простых аналитических верхних и нижних оценок несущей способности основания». Иначе говоря определяется «коридор» в который должно внисы-

иагься оцениваемое численное решение Заметим, чем точнее оценки, тем уже этот «коридор».

Теоретической основой получения оценок несущей способности являются экстремальные свойства предельных состояний текучести, описываемые двумя теоремами А.Л Гвоздева

Применение первой теоремы, те. статического метода оценки несущей способности, даег нижнюю оценку несущей способности, а применение второй теоремы, i е кинематического метода, дает верхнюю оценку, которая определяется как сумма мощностей. Если верхняя и нижняя оценки совпадают, то это означает, что найдено точное значение несущей способности.

Для определения нижней оценки несущей способности основания ленточных фундаментов автором развито аналитическое решение В.П. Дыбы задачи о несущей способности невесомого основания с учетом существования упругого ядра, форма и размеры которого определяются совместно с распределением напряжений в основании Причем несущая способность в решении зависит не только от прочностных характеристик грунта, ширины и заглубления фундамента, но и от коэффициента Пуассона, характеризующего среду упругого ядра.

Согласно первой теореме А Б Гвоздева величина предельной нагрузки, определяемая по этому решению, является нижней оценкой несущей способности основания, поскольку построенные поля напряжений в областях I, II, III и IV рис. 7 явтяюгея статически допустимыми и существует статически допустимое продолжение полей на остальную часть основания.

■олт,

IV кж» простейшего пре-дечьиого напряженного со стояния

Рис 7. Расчетная схема к определению нижней оценки несущей способности.

Решение в упругом ядре представляется с помощью известных формул Колосова - Мусхелишвили (1), в которых с учетом краевого условия под подошвой фундамента (горизонтальные перемещения равны 0, а вертикальные - перемещению штампа) и симметрии задачи, напряженное состояние в этой области выражено через одну аналитическую функцию комплексного переменного с действительными коэффициентами (2).

(<тх +ау =2 [Ф(г) + Ф(г)];

\<Ту -ах +2 I тгу = 2-\(1 + 1) Ф'(г) + Ф(г)~ х Ф(-г)}.

Ф(г) = ЪСкгг,

г-° где г=х+1у. (2)

Функция у=у(х), является уравнением границы ядра I. , в каждой ючке которой допжно выполняться условие предельного состояния (3). Значение предельной нагрузки определяются по формуле (4)

(tТх-<Ту)2+4Т*

" - Sin2(р, где - H = с ctg/p

(<Тх+<Ту + 2Н)2 N., = 2*j<r xdy =(4 -2 (1-х)! ■ (C„b - С 2 ~ + С 4

О 3 3

(3)

(4)

Определение значений производных функции Ф(г) в точке А(0, -Ы) и функции у=у(х) связано с большим обьемом вычислительных операций В силу юю разработан и представ иен программный модуль, алгоритмом которого является описанное аналитическое решение, формализованное авюром данной работы. Представленное решение неоднозначно, т.е имеет несколько решений, на это указывает и индекс I в (4). Автоматизация процесса вычислений позволила автору проанализировать результаты всех возможных решений Выяснилось, что фижче-ски допустимые решения должны удовлетворять условиям (5).

го

О < arctg| -^-j < 0.75л + 05<р-в0;Ь>

^<0

• (5)

Поскольку предельные нагрузки, вычисленные для каждого решения, являются нижними оценками несущей способности основания, выбор едина венного решения связан с выбором "лучшей" оценки, т е имеющей наибольшее значение.

Соколовский В.В. показал возможность сложения предельных состояний, в одном из которь-х основание, обладающее трением и сцеплением, не имеет веса, т.е y~0,c*0,(p*0, а в друт ом - у Ф 0, с — 0, (р Ф 0. Подобным образом получена фор • мула (16) СНиП, которую для ленточных фундаментов шириной 2Ъ. с учетом тою, что коэффициенты формы фундамента равны 1, можно записать в виде (6).

Nu = 4b2Nrr, + 2b(Nqq + NccI ), здесь q = ftd. (6)

В данной работе предлагается заменить второе слагаемое в (6) полученной предельной нагрузкой, при этом представить её, по аналогии с формулой (16) СНиП, в виде (7) и указан способ нахождения безразмерных коэффициентов -N'q,N'c, которые затем сведены в удобную для пользования таблицу, устанавливающую зависимость этих коэффициентов от <р и V.

N. =2b(N'4q + N'lcI) (Т)

Верхняя оценка несущей способности строится по кинематически допустимому полю скоростей в грунтовом основании и теле фундамета и, согласно второй теореме, ее значение можно определить по формуле (8)

/V <N~ = ~(\a4e4dV -\v,dV-iwdS),

(8)

Рассмотрим аналитическое решение по определению верхних оценок несущей способности оснований ленточных фунтамешов, полученных по кинематически допустимым полям скоростей построенных в фунтовом основании и теле фундамента с помошью «мягких» треугольных блоков.

Функция пластичности грунтовой среды может быть представлена в виде (9) При интерпретации условия / = 0, как условия прочности Кулона - Мора, величины А,С выражаются через стандартные характеристики прочности по формуле (10) Мощность пластического деформирования представлена в виде П 1) Принимая ассоциированный закон течения-(12), выражение (1 !) можно переписать с учетом / = 0 в виде (13).

А = 1 + sm Ум с = 2си C0S Vm

I - sm фу 1 - sin <рм

ЯА-

D = <7'/>7 =<7'е'

D = а,АА + (-С + Аа, )(-Л) = СЛ ■

. N

-Ce ,

(9) (Ю)

(П) (12) (13)

Рис. 8 Основание под подошвой фундамента, разделенное на «мягкие» треугольные блоки Для построения кинематически допустимою поля скоростей в грунтовом основании будем использовать треугольные блоки, в каждом из которых скорости деформаций от точки к точке не sieHHKyrai Следовательно компоненты скоростей являются линейными функциями координат Потгому равенство скоростей в двух у! говых точках соседних блоков гарантирует непрерывность скоростей по всей границе На рис 8. двигающаяся часть грунтовою основания разделена на ipe-угольные блоки типа В,С и D.

Toi ла мощность пластического деформирования в блоке В выражается формулой (15)

Мв = -\ Ce^dxdy = -Cbvn . (15)

¿s 2

Рассмотрим блок С (рис.9). В выбранной системе координат поле скоростей определяется по формулам (16)

с с ->

* Хс

Рис. 9. Поле скоростей в блоке типа С

vI=vf{l-xc/xc)■, у2=У2с(/-Д:с/Йс). (16)

При этом из ассоциированного закона течения (12) следует, что координаты скорости верхней угловой точки не могут быть произвольными, а должны удовлетворять равенству (17).

А + 1

где 5 = -

А-1

(17)

Тогда угол между вектором ус и нормалью к неподвижной грани бжжал зависит только от прочностных параметров грунтовой среды а = агс^( V ч2 -1). Заметим, что мощность пластического деформирования блока С определяется из выражения (18).

1

•(¡-сова)-!/.

(18)

Мс=-\С-ег<1х-с1у=-С

4 4

Рассмотрим произвольный блок В (рис. 10). В выбранной системе координат скорость деформации определяется из выражения (19)

(19)

Рис.10. Поле скоростей в блоке типа/) Скорость деформации ех вычисляется по формуле, вытекающей из закона текучести (20):

£г =

/2 Г ху

*2-1

(20)

По значениям (19) и (20) по известной формуле вычисляется е1 и мощность деформации- Мп = -О;,/^,, 1де FD - площадь треугольной грани блока А

Пусть в блоке В известны его размеры (h- высота блока) и поле скоростей (14), тогда при выбранной длине /;, скорости и размеры соседнего блока С определены. При задании длины /, следовательно определены скорости и размеры блока/) и т.д. Процесс прекращается в момент выхода неподвижной грани блока типа С на поверхность

Верхняя оценка несущей способности системы будет вычисляться по формуле: N* =—(MB - где М7- мощность, затра-

vo

чиваемая на преодоление внешних гравитационных сил в блоке, Mq- мощность внешних сил пригрузки.

При любом выборе h,l, и // мы получим величину большую истинного значения N и задача заключается в минимизации N' для получения "хорошей" верхней оценки N. Поскольку, аналитическое решение поставленной задачи минимизации затруднено, предложен метод, суть которого заключается в следующем' генерируются варианты параметров; просчитывается N* для каждого варианта; выбирается вариант, при котором N" имеет минимальное значение.

В рассмотренном выше решении не учитывалось влияние шероховатости подошвы фундамента. Применение «мягких» треугольных блоков типа С и D позволяет также построить ассоциированное поле скоростей с учетом возникновения упругого ядра для штампов с шероховатой подошвой (Рис. 11).

Для получения верхней оценки несущей способности основания шероховатого штампа изменим расчетную схему (рис. 8) области пластического течения в районе подошвы штампа следующим образом Пусть h - высота уплотненного ядра, h¡ - расстояние от вершины ядра (точка / ) до неподвижной точки Р. Причем параметр h ограничен неравенством . которое равносильно условию отставания

А — 1

точки 4 от точки 2 при движении штампа вниз, - h > —¡=b.

2VA

Точки 1 и 2 - двигаются вертикально с постоянной скоростью v4 В точке 4,

расположенной на расстоянии /; от края штампа, угол наклона вектора скорости

деформирования блока 1 v* к горизонтальной оси определяется из выражения (21).

Вектор скорости в точке 4 - v4 равен сумме векторов - скорости деформирования

блока/- vf и вектора скорости движения штампа- v0 í4 =vf+v,¡

2л[АИ~Ъ(А-1)

а) = arelan —=--5----. (21)

2*ÍAb + h(A-¡)

Рис. 11 Расчетная схема к определению верхней оценки несущей способности с учетом возникновения упругого ядра под подошвой фундемснта.

Если величина то вертикальная и горизонтальная составтяюшке

вектора у4 определяются выражениями \'4 = у0 - /п>0Зт(со); и4 каиСо\(со)

При постоянных скоростях деформаций в блоке II скоросш в точках определяются по формулам (22)

(22)

У

у

и =£уу + -~Х + ип

Тогда для точки 1, в которой v-v0 и и~0, можно записать \>ц -£хН]+,^1),и1/=0,5ух)/11.

Подставляя в (22) координаты и скорости мчки 4, а также учитывая выражения для точки ), получим выражения (23). Условие существования границы 1-М (рис.11) выражается уравнением (24). Добавив к уравнениям (23),(24) уравнение (25), выражающее ассоциированный закон течения, и решив полученную систему четырех уравнений найдем значения ех,£у,уХу в блоке П и величины к.

■ехН + у.

Ъл-12

-VОк8т((о);

у2

/ ху

к,)

+£у) = л1(£х +£у)2 +Г2ху ■

(23)

(24)

(25)

Координаты точек 3 и М определяются соответственно из систем уравнений

f

yu=-—(erh, + v„)fl+-M

>4/ =

0 = лм —-- + x3 АУ'м

Мощности пластического деформирования блоков /, II, III, и /^определяются формулами (27)

Таким образом, задавая параметры h,„ hi и определяем размеры области пластического деформирования блоков, на которые она разделена Полученная область, начиная с границы 3-4 (рис 11), может быть продолжена областью, состоящей из блоков тина С и D (рис 8), по аналогии с решением для фундамента с гладкой подошвой, в расчетной схеме, при этом, количество независимых параметров увеличится до пяти (h0, hi, /, // и l2).

Как и для фундаментов с гладкой подошвой, теоретическое решение по определению верхней опенки несущей способности N для шероховатого штампа, реализовано ав:ором в виде программною модуля, входящего в программный комплекс «ПРЕСС» (Предельные состояния систем).

С целью обоснования приведенных аналитических решений в работе приводятся результаты экспериментальных исследований по изучению напряженно -деформированного состояния песчаного основания, нагруженною моделью жесткого шероховатого ленточного фундамента.

Экспериментальные исследования проводились в лаборатории оснований и фундаментов кафедры САПР ОСФ ПГТУ на испытательной машине МФ-1 конструкции Ю.Н. Мурзенко. которая является центральным звеном автоматизированной системы научных исследований (АСНИ) оснований и фундаментов на моде--мх

Полосовая нагрузка от ленточного фундамента моделировалась тремя жесткими шероховатыми (шероховатость подошвы обеспечивалась наклеенной на нее наждачной бумагой ) штампами размером в плане 180 х 700 мм, расположенными по длине с зазором 5 мм, таким обратом получена полоса 180 х 2110 мм, в которой соотношение ГЬ~! 1,7 > 5 соответствует условию постановки плоской задачи

Программа исследований включала две серии опытов: первая серия прове-лена с цетыо изучения н?пряженно-деформированного состояния основания по оси модели ленточного фундамента, пторая серия проведена с целью изучения траектории движения частиц песчаного основания в условиях предельно! о натружения.

А/, = О.ЗСкщГ I -Co*(a))4h2 + h2, М„ = -CS(ex +еу~ yj(ex-ey f + jjy ),

Мш =-СиоУм.М,у = -0,5CVy(l-Cos(cc)tJ( x} )2 )2

(27)

о» II т

1 2-5.4 5 « 17уя ®а

Ступень яягружсиня 1 - 0 095Рпр, 2-0 190Р,, 3 -0 285Р,,, 4-0Э80Р,,:

5 - О 475Р,,,

6 - 0 5 70Р,,, 7-0 665Р,,,

8 - О 760Р„,

9 - О 862Р„, 10-0 950Р„

¡00 005 100 2 00 3 00 4 00 5 00

Рис. 12 Эпюры распределения нормальных напряжений о2, оу по оси ленточного штампа

Рис. 13. Эгпорараспределения нормальных относительных деформаций ег, по оси ленточного штампа

На основании обрабстки экспериментальных данных построены эпюры вертикальных деформаций е, и о7, ау - вертикальных и горизонтальных нормальных напряжений (Рис. 12, 1"?).

Исходя из полученных результатов, логично предположить, что волнообразная форма эпюры вертикальных деформаций по оси жесткого штампа, трансформация ее формы, а также увеличение значений сжимающих напряжений на некоторой глубине по отношению к котактным, являются следствием наличия в массиве основания под подошвой некого изменяющегося концен фанта напряжений, которым, служит зарождающееся и развивающееся в процессе нафужения фунтовое ядро.

'Экспериментальные исследования разрушения оснований под моделями жестких фундаментов показали, что во всех случаях предельного состояния непосредственно под жестким ( шероховатым ) фундаментом образуется уплотненное клиновидное ядро фунта, являющееся естественным продолжением фундамента. По определению В Г Березанцева ". Уплотненное клиновидное ядро представляет собой переходный объем фунта, который формируется таким образом, что по его поверхности возникает давление, способное вызвать непрерывное состояние предельного равновесия в остальной сдвигаемой части основания".

Автором данной работы также проведены эксперименты по исследованию формы и размеров упругого ядра. С -»той целью осуществлена серия из трех опытов на песчаном основании, нагруженном шероховатым ленточным штампом. Траектории движения частиц фиксировались на тонированных экранах, которые двигались вместе со штампом Частицы песка при своем перемещении относительно экрана оставляли на его поверхности царапины - светлые следы движения частиц. Анатиз полученных результатов позволяет сделать следующие выводы: наиболее интенсивное движение частиц происходит непосредственно под штампом на глубине 01 0,5Ь до 1,5Ь (светлые пятна на фотографиях экранов), непосредственно под подошвой расположена темная зона, по форме близкая к треугольной - область ядра, в свою очередь в области ядра можно выделить более темную зону - "упругую" часть ядра и прилегающую к ней -"пластическую" менее темную; в предельном состоянии расстояние от подошвы фундамента до вершины "упругой" части ядра находит ся в пределах 0,2Ь-0,25Ь и, соот ветственно, его фани наклонены к горизонтали под углом 12° - 15°; при предельных нагрузках внешние фани "пластической" части ядра наклонены к горизонтали под углом 41°-43°, близким по значению к углу внутреннею трения; сравнивая траектории движения частиц в допредельном состоянии (экраны извлечены до наступления предельного состояния основания) с предельным состоянием, можно предположить, что упругая часть ядра сформирована полностью еще до наступления предельного состояния, а пластическая - формируется во всем интервале нафужения вплоть до предельного.

При подтоплении зданий и сооружений происходит изменение свойств фун-

TOB оснований В частности, уменьшение прочностных характеристик связных (пы-левато-глинистых) фунтов - рис, Для того, чтобы оценить степень опасности таких изменений, проведем вначале анализ предельного состояния оснований с одинаковой плотностью, но с различными прочностными характеристиками, для одного и того же фундамента Рассмотрим однородные основания жесткого ленточного фундамента шириной b~Ht и глубиной заложений dplM с улельннм весом у=!8 КН/м3, сложенные: песком средней крупности с <р=:40, с=0,003МП.а, v=0,2, суглинком с (р--24, с=0,039МПа, V=0,3, глиной с (р=15, c-0.04S МПа, v=0,4- Результаты предельного анализа, выполненного с помощью ПК «ПРЕСС» для невесомою и для основания, обладающего весом, для анализа значения сведены в таблицы

Данные, представленные в таблицах, показывают, что реализованные в ПК «ПРЕСС» аналитические решения, дают достаточно узкий «коридор» поиска точного значения предельной нагрузки для пылеваю-тлинистых тру нтов (74-82% - для суглинков и 15-18% - для глин), что позволяет использовать комплекс в качестве инструмента для анализа предельного состояния этих фунтов в основании эксплуатируемых зданий, поскольку именно они наиболее восприимчивы к изменениям своих свойств при замачивании. Следует также отметить хорошую сходимость значений нижней оценки несущей способности N. с данными СПиП И ..8%).

По аналогии с выше изложенным выясним степень влияния изменения каждой из прочностных характеристик <р\\ с при замачивании связных грунтов основания. Допустим, что однородное основание жесткого ленточного фундамента шириной Ь-1м и глубиной заложений 4=/м с удельным весом КН/м3 сложено до подтопления суглинком с (р=25, г=0,04\Ша, v=-0,3, который меняет свои характеристики в процессе замачивания при подтоплении вначале на щ =23 с;=0 03МПа и при полном водонасыщении на fi-21. с1~-0,02МПа. В таблицы сводились результаты расчетов несущей способности для весомого основания, вначале для изменения одной из характеристик (р или с , а затем и при одновременном их изменении В результате анализа полученных данных установлено, что снижение угла внутреннего трения на 8%, а затем и на 16% приводит к снижению верхней оненги несущей способное!и cooiвегстаенно на 25% и 42%, а нижней на 16% и 28% Умепь шение сцепления на 25% и 50% приводит к одинаковому снижению верхней и нижней оценки несущей способности соответственно на 18% и ^6% Таким образом сужение «коридора», полученного с помощью ПК «ПРЕСС», поиска точною значения несущей способности в основном происходит при снижении угла внутреннего трения, что особенно важно в условиях подтопления.

В табл.1 представлены результаты предельного анализа основания в процессе подтопления, при котором с увеличением влажности грунта от естественного до полностью водо-насыщеннош состояния, уменьшаются его прочностные характеристики <ри с. Установлено, что при полном водонасыщении, несущая способность фунтового основания снижается более чем в 2 раза, при этом верхняя оценка не-

сушей способности уменьшается в 2,7 раз, а нижняя - в 2,1 Значительное снижение несущей способности основания при замачивании существенно увеличивает вероятность обрушения надземного сооружения вследствие потери устойчивости фундаментов, таким образом, роть предельного анализа состояния грунтового основания при подтоплении первостепенна как при проек-ировании новых объектов, так и при оценке технического состояния существующих.

______Таблица 1 Результаты предельного анализа при изменении <р

и с

Способ получения предельной нагрузки Значения предельной нагрузки. КН/м при Значения предельной нагрузки, в долях от Л'- при

(р=25 | (р=23 с-0,04 ¡ с=0,03 МПа 1 МПа <р=21 | (р-25 с~0,02 | с =0,04 МПа 1 МПа <р=23 с=0,03 МПа qr-21 с-0.02 МПа

Верхняя оценка несущей способности Л * 2178,91 1342,70 790 01 1,856 1,672 1.51

Изменение Л* 0 836, Í44 1188,92 0 0 184 0,126

Нижняя оценка несушей способности -V. 1174,18 803,18 517,00 1 1 1

Изменение Л. 0 171,0 657,18 0 0 0

Предельная нагрузка по СНиП 1125,40 778,5 505,8 0,960 0,969 0,970

Изменение преде и,ной па грузки по СНиП 0 346,90 619 6 0 0,009 0 01

«Коридор» N * N. 1004 75 519,61 i 273,01 0,856 0,74 0,51

Изменение "коридора» 0 465,14 7-4,73 0 0,18Í"1 0,'26

В четвертой ?паве исследовано влияния негативных факторов подтопления на основания и фундаменты объектов инженерной инфраструктуры города

В результате изучения особенностей подтопления городской территории установлены не!ативные факторы подтопления, вызвавшие ухудшение условий эксплуатации оснований и фундаментов, зданий и сооружений, а также в целом - инженерной инфраструктуры города (схемч проявления специфики подтопления представлена на рис. 14),

Предложено к тарифицировать негативные факторы подтопления на три разновидности первичные факторы подтопчения- это само явление подтопления, происходящее по мере подъема уровня грунтовых вод и, по ¡можно, выхода их на поверхность планировки территории, вторичные факторы- это последствия проявления первичных факторов подтоптения, которые вызывают капиллярное увлажнение и водонасышение грунтов основания и строительных материалов подземной части сооружений и, как следствие, игменения их физико-механических характеристик и налряженно-деформированного состояния, а также нарушение эчх-т! ту н i анионной пригодности зданий, сооружений и городских территорий: третичные факторы подтопления- эю длительное проявление последствий влияния

первичных и вторичных факторов в вид? доп(1111 щ i l 11 ni i üi и лоф ормштй сооп\ жепий

ЮС. НАЦИОНАЛЬНА). БИБЛИОТЕКА СПмсрбург I « О» » rtt J

и инженерных коммуникаций, зачастую приводящих к их предаварийному состоянию, а также подтопления подземных помещений.

Рис. 14. Схема проявления специфики подтопления

С позиций моделирования состояния городской застройки как большой системы с пространственно распределенной информацией экспериментальные работы могут быть разделены на два этапа: первый это сбор информации о состоянии объектов городской застройки Этот этап является как бы пассивным экспериментом Вторым этапом является проведение активного эксперимента, в ходе которого можно изучить изменение состояния объектов строительства города при изменении влияющих негативных факторов. Однако, проведение подтопления как отдельных объектов, гак и группы объектов является технически и экономически трудно осуществимым мероприятием По теории моделирования больших систем, предложенной С А. Яковлевым и Б Я. Советовым, проведение активного эксперимента можно осуществить путем использования теоретической модели взаимодействия объекта и среды подтопления.

Следуя этому принципу, нами проведен активный эксперимент путем моделирования изменения НДС грунтового основания наиболее распространенного объекта городской застройки - многоэтажного жилого дома в процессе подтопления

При этом использована теоретическая модель упруго-пластического основания ленточного фундамента предложенная Ю.Н Мурзенко, реализованная в ПК 'Лента» Особенностью модели является возможность учета в расчете основания по деформациям деформационных и прочностных характеристик грунта в отличие от методов СПиП, в которых при расчете осадок прочностные характеристики не учитываются. Принимая во внимание длительный характер воздействия подтопления на грунтовый массив, состояние основания принято как квази - стабилизированным. Это дает возможность не рассматривать реологические и консолидацион-ные процессы в оценке НДС основания.

В результате применения нелинейной модели (расчетная схема которой приведена на рис. 15), реализованной в ПК «ЛЕНТА» , для моделирования процесса подюптения впервые количественно установлены показатели уменьшения несущей способности и деформативности, при этом несущая способность снижается примерно на 60%, а деформации увеличиваются на 190% (примерно в два раза). Таким образом, показано, что надежность оснований существенно снижается и перестает удовлетворять нормативным требованиям.

В результате исследования изменения напряженно-деформированного состояния (НДС) оснований и фундаментов при повышении уровня грунтовых вод установлен характер проявления дополнительных деформаций грунтов и осадок фунтаментов и снижения несущей способности основания. Показано, что эти негативные процессы особенно интенсивно проявляются при подъеме уровня грунтовых вод (УГВ) выше глубины заложения фундаментов.

Применение ПК «ЛЕНТА» при модетировании напряженно - деформированного состояния фунтового основания, нагруженного полосовой нагрузкой, экс-

периментально обосновано автором в диссертационной работе, что позволяет рекомендовать данный комплекс для применения в проектной практике и проведении вычислительных экспериментов в научных исследованиях

Условия оявноввсия:

Эг Эу

Эт „ Эу Эг

для упругих областей основания (1 и 3):

V2(<7г + стг) — 0,

Условие предельного равновесия по теории прочности Кулона- Мора для пластической области основания 12)

(<т, + <г, + 2с сгя(р))!

Условие на контуре:

на участке нагрузки: сг,«р; - - на участке пригрузки: сг,=д;

Осадка упоугопластическоео основания по решению Ю.Н. Мурзенка:

и*

г, и <ту -компоненты напряжений на границе элементарных слоев грунта; ЬГ толщина элементарного слоя грунта; В• начальное значение модуля деформации грунта;

Я-безразмерная функция изменения модуля деформации грунта с ростом нагрузки, определяемая из экспериментальных данных.

Рис. 15 Расчетная схема унругопластического основания.

В пятой главе «Разработка мероприятий по геоэкологической и геотехнической защите оснований и фундаментов, зданий и сооружений городской застройки при подтоплении» разработана и апробирована методика сбора и обобщения справочных материалов на основе микрорайонирования городской терри'орин, а также

мегодика оценки ущерба от подюпления для микрорайонов города Определен фактический ущерб от подтопления городской территории на период проведения исспелопаний и дан прогноз увеличения суммы ущерба на ближайшие 5 1ет Выполнены классификация и вьгбор геотехнических мероприятий, направленных на обеспечение эксплуатационной надежности оснований и фундаментов, зданий и сооружений по микрорайонам города с учетом группы негативных факторов подтопления и инженерно-строительных особенностей объектов застройки города

В шестой гчаве «Автоматизация процесса подготовки данных для принятия решений на основе рафабогки муниципальной Геоинформационной системы» обобщены задачи, решаемые муниципальной ГИС, как развивающейся системы, сформулированы основные принципы ее агрегатного построения и поэтапного создания Поскольку создание полномасштабной ГИС является весьма сложной задачей, предлагается следующая схема поэтапного создания такой системы

1 -тап - сбор и обобщение на топографических картах имеющихся, пространственно- распределенных данных (геоэкологических признаков) уже проведенных инженерных изысканий (данные о рельефе, застройке, гидрогеолог ической и экологической обстановке и т.д.) в виде электронных карт;

2-этап - компьютерная обработка полученной на первом этапе картографической информации, те оперативное получение нужных данных для выбранного района;

3-тгап - создание электронной оболочки, включающей функции управления интегрированной электронной базой данных, экспресс-анализа в данный момент времени сценария функционирования городских систем, включая сценарий развития аварийно-опасных ситуаций, а также функции экспертной системы для принятия необходимых оперативных защитных мероприятий или разработке программы научных исследований и дополнительных инженерных изысканий.

4-этап - системное накопление и дополнение имеющейся базы данных, совершенствование метолов обработки информации на основе новых математических методов и компьютерных технологий и совершенствование электронной оболочки

При таюм поэтапном создании муниципальной ГИС должны соблюдаться следующие принципы ее построения'

1 Данные (Геоэкологические признаки) в виде карт и числовых массивов, введенные в базу данных ГИС должны храниться в ней постоянно, в стандартных форматах (dvvg. bmp, doc. txt и т д.) с указанием даты введения или даты получения этих данных пои ггом должна быть предусмотрена возможность расширения базы за счет введения данных по новым признакам Таким образом создается ар-хин ГИС, напо гненносчч и полнота которого во многом определяют возможности системы.

2. Для обеспечения взаимодействия ГИС с другими программами должна обеспечиваться возможность введения данных в ее базу с различных аппаратных (сканер, цифровая фотокамера и т.д.) и программных (AutoCAD, ArhiCAD, Struc-turCAD и пр.) средств.

3. Функциональные возможности ГИС должны расширяться в процессе ее развития и накопления информации, при этом с течением времени она должна соответствовать современному аппаратному и программному обеспечению. Данные обстоятельства вполне достижимы, если электронная оболочка системы будет построена по агрегатному принципу, т.е. состоять из взаимосвязанных программных модулей, отвечающих за определенный участок работы ГИС, количество которых может меняться, а сами модули заменяться либо модернизироваться

4. Программные модули, входящие в ГИС по общему функциональному назначению, следует разделить на 3 блока (подсистемы): 1 - блок управления базой данных, 2 - аналитический блок обработки информации, 3 - информационный блок (блок выдачи результатов работы ГИС). Следует отметить, что структура и возможности каждого из перечисленных блоков могут меняться в пропессе развития ГИС.

Таким образом, создание муниципальной ГИС преследует две основные цели' первая - создание электронной базы (электронного архива), включающей данные весьма дорогостоящих инженерных изысканий, по которой можно отслеживать этапы изменения геоэкологической обстановки на территории города, а также изменения самой территории, вторая - обработка имеющейся информации для оперативного принятия решений. Достижение указанных целей позволит: избежать ненужной повторяемости и в последующем значительно сократить объем проводимых на городской территории инженерных изысканий; прогнозировать аварийно-опасные ситуации и возможные причины их возникновения; разработав обоснованный план первоочередных мероприятий по реабилитации территории и на ремонтно-восстановительные работы объектов инженерной инфраструктуры города; избежать ошибок и негативных последствий при проектировании новой застройки. Помимо указанных выше глобальных задач, внедрение ГИС в муниципальные службы и проектные организации позволит решить ряд сопутствующих задач, таких как разработка генпланов, проектирование инженерных сетей, разработка ТЭО на строительство новых объектов и т.д.

Разработана специализированная Геоинформационная система (сГИС) «Подтопление города Новочеркасска грунтовыми водами». Разработанная сГИС предназначена для быстрого получения информации по негативным факторам подтопления в различных микрорайонах города в целях выбора защитных мероприятий и принятия решений по вопросам эксплуатации объектов города Предложенный вариант сГИС может служить начальной стадией (реализация первых двух этапов) для создания специалистами города полномасштабной муниципальной ГИС. При

этом, впервые для г. Новочеркасска разработан электронный картографический материал, позволивший автоматизировать процесс обработки и демонстрации сведений по микрорайонам города

Составленные практические рекомендации по проектированию, строительству и эксплуатации объектов городской застройки я условиях подтопления территории, направленные на обеспечение эксплуатационной надежности объектов инженерной инфраструктуры города, разработаны на основании схемы проявления специфики подюпления (см рис. 14) При этом оптимальный выбор защитных мероприятий для отдельно взятого объекта хотя и связан с критериями надежности и экономичности, тем не менее возможен лишь в результате комплексного подхода к решаемой задаче, на основе детального обследования самого объекта и прилегающих к нему территории и соседних объектов, а также анализа влияния выбранных мероприятий на инженерную инфраструктуру города в целом. Использование традиционных методик и технологий для оптимизации защитных мероприятий требует значительных заграт на проектные и изыскательские работы и для большинства объектов городской застройки практически нереализуемо, однако поэтапная разработка и внедрение в практику проектирования полномасштабной муниципальной ГИС способны эффективно решить указанные проблемы.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ В итоге выполнения комплексных научно- технических работ, обобщенных в диссертационной работе, получены следующие основные результаты:

1 Разработано микрорайонирование городской территории по градостроительным, геотехническим и геоэкологическим особенностям, которое осуществлено на современной картографической основе.

2. Разработана информационная модель инженерной инфраструктуры города, которая позволила рассмотреть взаимовлияние различных подсистем современно! о города при решении задач инженерной защиты ею строительных объектов.

1 Усовершенствованы методы решения теоретических задач по определению оценок несущей способности оснований ленточных фундаментов и дано их экспериментальное обоснование, на основании чего предложен более надежный метод расчета оснований по несущей способности при их замачивании в результате подтопления. Применение принципов предельного анализа к оценке несущей способности основания при подтоплении показало, что при полном водонасыщении грунтового массива верхние оценки несущей способности уменьшаются в 2,7 раза, а нижние - в 2,3 раза, что существенно снижает надежность основания по несущей способности и требует учета этого явления при проектировании в подтапливаемых зонах.

4. На основании решения об определении нижней оценки несущей способности шероховатого штампа разработан инженерный метод расчета оснований ленточных фундаментов по несущей способности.

5. В результате изучения особенностей подтопления городской территории установлены негативные факторы подтопления, вызвавшие ухудшение устовий эксплуатации оснований и фундаментов, зданий и сооружений, а также в иелом-инженерной инфраструктуры города Предложена классификация этих факторов по трем разновидностям: первичные факторы подтопления- но само явление подтопления, происходящее по мере подъема уровня грунтовых вод и, возможно, выхода их на поверхность планировки территории; вторичные факторы- это последствия проявления первичных факторов подтопления, которые вызывают капиллярное увлажнение и водонасыщение грунтов основания и строительных материалов подземной части сооружений и, как следствие, изменения их физико-механических характеристик и напряженного-деформированного состояния, а также нарушение эксплуатационной пригодности зданий, сооружений и городских территорий; третичные факторы подтоппения- это длительное проявление последствий влияния первичных и вторичных факторов в виде дополнительных деформаций сооружений и инженерных коммуникаций, зачастую приводящих к их предаварийному состоянию, а также подтопления подземных помещений.

6. В результате исследования с помощью ПК «ЛЕНТА» изменения напряженно-деформированного состояния (НДС) оснований и фундаментов при повышении уровня фунтовых вод установлен характер проявления дополнительных деформаций фунтов и осадок фундаментов и снижения несущей способности основания. Впервые по результатам исследования изменения НДС фунтового массива количественно показано, что при подтоплении существенно снижается надежность оснований и фундаментов по важнейшим критериям: по деформациям и по несущей способности. Проведены экспериментальные исследования на модели ленточного фундамента, которые подтверждают теоретическое решение, реализованное в ПК «ЛЕНТА» для анализа изменения НДС основания

7. На основе микрорайонироваиия юродской территории, рафаботана и апробирована методика сбора и обобщения справочных материалов по ущербу от подтопления для микрорайонов города. Определен фактичесьий ущерб от подтопления городской территории на период проведения исследований

8. Выполнены классификация и выбор геотехнических мероприятий, направленных на обеспечение эксплуатационной надежности оснований и фунтаментов, зданий и сооружений по микрорайонам города с учетом группы негативных факторов подтопления и инженерно-строительных особенностей объектов застройки города.

9 Обобщены задачи, решаемые муниципальной ГИС, как разливающейся системы, сформулированы основные принципы ее агрегатного построения и поэтапного создания.

10 Впервые для г Новочеркасска разработан электронный картографический материал, позволивший акюматизировать процесс обработки и демонстрации сведений по микрорайонам юрода Разработана специализированная Гсоинфор-мациоиная система (сГИС) «Подтопление торода Новочеркасска грунтовыми водами» Разработанная сГИС предназначена /шя быстрою получения информации но негативным факторам подтопления в различных микрорайонах юрода в целях выбора защитных мероприятий и принятия решений по вопросам проектирования и »ксплуатации объектов города Предложенный вариант сГИС может служить начальной статней (реализация первых двух этапов) для создания специалистами города полномасштабной му ницинальной ГИС

11 Составлены практические рекомендации по проектированию, строительству и эксплуатации объектов городской застройки в условиях подтопления территории, направленные на обеспечение эксплуатационной надежности объектов инженерной инфраструктуры города Покатано, что оптимальный выбор защитных мероприятий для отдельно взятого объекта хотя и связан с критериями надежности и экономичности, тем не менее возможен лишь в результате комплексного подхода к решаемой задаче, на основе детального обследования самого объекта и прилегающих к нему территории и состояния соседних объектов, а также анализа влияния выбранных мероприятий на инженерную инфраструктуру юрода в целом.

12. Результаты исследований могут быть применены и для других городов со сходными условиями

Основное содержание диссертационной работы достаточно полно опубликовано в 59 работах, основными из которых являются следующие'

1 Анализ предельного состояния основания под шероховатым ленточным фундаментом //Нелинейная механика 'рунтов Тр Российской конф с иностранным участием, Санкт-Петербург, 23-25 июня 1993 г, Т.1-С.98-103 (соавтор Дыба В.П).

2 Прогноз деформаций основания здания памятника архитектуры Новочеркасского Возчесенскот о собора с применением нелинейной модели основания //Нелинейная механика грунтов: Тр Рос конф с иностранным участием.'СПбГАСУ СПб, 1993 (соавторы: Мурзенко Ю Н , Шматков В В , Мур-зенко А.Ю.).

3. Верхние оценки несущей способности оснований ленточных фундаменте «Основания, фундаменты и механика грунтов» 1997 №6 С2-6 (соавтор Дыба В. 11).

4. Методика оценки ущерба для зданий, сооружений и инженерных коммуникаций г. Новочеркасска от подтопления грунтовыми и техногенными водами/ Н Информационные технологии проектирования и исследование оснований и фундаментов: Сб. науч. тр. / ЮРГТУ. Новочеркасск, 1999.-С.120-126 (соавторы: Мурзенко Ю. Н., Родионова JI. М,, Соболев В.И.)

5. Информационная модель инфраструктуры города для целей проектирования подземной части зданий, сооружений и инженерных коммуникаций/'/ Информационные технологии проектирования и исследование оснований и фундаментов: Сб. науч. тр./ ЮРГТУ. Новочеркасск, 1999.-С. 28-35. (соавторы' Мурзенко Ю.Н.» Соболев В. И., Мурзенко А.Ю.).

6. Обеспечение эксплуатационной надежности зданий и сооружений города Новочеркасска при подтоплении грунтовыми водами- Монография«' Южн.-Рос гос. техн. ун-т.-Новочеркасск: ЮРГТУ, 2001.-109 с. (соавторы: Мурзенко Ю Н., Юношев Н.П., Соболев В.И., Мурзенко А.Ю.).

7. Обеспечение эксплуатационной надежности оснований и фундаментов зданий и сооружений при подтоплении грунтовыми водами//Современные проблемы фундаментостроения. Материалы междунар. науч.-практ. конф./ ВГЛСУ. Волгоград: ВГАСУ, 2001. (соавторы: Мурзенко Ю.Н., Юношев Н.П ,

Соболев В.И., Мурзенко А.Ю.).

8. Методика комплексного обследования городской территории при подтоплении// Информационные технологии в обследовании эксплуатируемых зданий и сооружений. Материалы межяунар.науч.-практ. конф. /ЮРГТУ Новочеркасск- Набла, 2001. (соавторы: Мурзенко Ю.Н., Юногаев Н П., Соболев В И., Мурзенко А.Ю.).

9. Методика обследования фундамента под машины// Информационные технологии в обследовании эксплуатируемых зданий и сооружений. Материалы меж-дунар.науч.-практ. конф./ЮРГТУ. Новочеркасск: Набла, 2001. (соавторы Мурзенко Ю.Н., Евтушенко С.И., Моргунов В.Н., Юношев Н.Г1.)

10. Специализированная геоинформационная система "Подтопление г Новочеркасска грунтовыми водами" Свидетельство об офиц. регистрации программы для ЭВМ 2001611292/ Юж.Рос. гос. техн. ун-т,- Заявка 2001611040 от 03.08 01. Per.- 1 10 01.-М.: РОСПАТЕНТ, (соавторы: Мурзенко Ю.Н., Евтушенко A.C., Юношев Н.П.)

11. Автоматизированное проектирование оптимальных фундаментов на естественном основании (АПОФРОС) Свидетельство об офиц регистрации программы для ЭВМ 2001610598/ Юж.Рос. гос. техн. ун-т.- Заявка 2001610352 от 27 0Г0!, Per.- 23.04.01.-М.: РОСПАТЕНТ, (соавторы: Мурзенко Ю.Н.,

Дыба В.П., Моргунов В.Н.).

12. Исследование закономерностей влияния негативных факторов подтопления на основания и фундаменты объектов инженерной инфраструктуры города Ре-

конструкция исторических городов и геотехническое строительство: Тр. меж-дунар конф. по геотехнике, посвящ. 300-летию Санкт-Петербурта. Санкт-Петербург 17-19 еент., 2003./СП6-М, ABC, 2003.-Т.2.-С.159-167. (соавторы: Мурзенко Ю.Н., Евтушенко С.И.)

13. Автоматическая обработка топографического материала по подтоплению г. Новочеркасска грунтовыми водами. Математическое моделирование и компьютерные технологии // Изв. вузов. Сев.-Кавк. peí ион. Техн науки.-2003 -Спецвыпуск. С.99-101. (соавтор: Мурзенко Ю.Н.).

14. Информационное моделирование изменения несушей способности и деформаций оснований фундаментов эксплуатируемых зданий при подтоплении'/ Изв. вузов. Сев.-Кавк регион Техн. науки.-2004.-№3. С.92-97.

15 Основные принципы и этапы создания муниципальной геоинформационной системы для разработки мероприятий по геоэкологической защите объектов городской застройки Математическое моделирование и компьютерные технологии // Изв вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки.-2004.-Спецвыпуск. С.117-119.

16. Обеспечение надежности расчетов по несущей способности грунтового основания фундаментов сооружений в условиях подтопления с применением экстремальных принципов механики сплошной среды Математическое моделирование и компьютерные технологии // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. нау-ки.-2004.-Спецвыпуск. С. 119-124.

17. Развитие принципов моделирования объектов с пространственно-распределенной информацией /' Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки.-2004,-Приложение №.9 С. 137-140

18 Анализ экспериментальных исследований работы песчаного основания под подошвой шероховатых штампов. Проблемы строительства и архитектуры //Изв. вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки.-2005.-Спецвыпуск. С. 19-26. (соавтор: Галашев Ю.В.).

19 Исследование влияния негашеных факторов подтопления на основания и фундаменты объектов инженерной инфраструктуры города Новочеркасска. Проблемы строительства и архитектуры // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. нау-ки.-2005.-Спецвыпуск. С. 162-169.

»14580

РНБ Русский фонд

2006-4 8867

Скибин Геннадий Михайлович

МОДЕЛИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ В ЦЕЛЯХ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ, ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ПРИ ПОДТОПЛЕНИИ

Автореферат

Подписано в печать 17 05.05 Формат 60х84 '/ц; Бумага офсетная Плоская печать (ризограф). Печ. л. 2 Тираж 100 экз Заказ 684

Типография ЮРГТУ (НПИ) 346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132 Тел., факс (863-52) 5-53-03 E-mail: typoeraphvfenovoch.ru

1. ПРОБЛЕМЫ ЗАЩИТЫ ОБЪЕКТОВ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ ОТ ПОДТОПЛЕНИЯ ГРУНТОВЫМИ И ТЕХНОГЕННЫМИ ВОДАМИ.

1.1 Градостроительные, геотехнические и геоэкологические особенности инженерной инфраструктуры городской застройки

1.2. Специфические условия решения задач фундаментостроения

1.3. Общие последствия подтопления застроенных территорий грунтовыми водами на примере г. Новочеркасска.

1.4. Обзор работ по проблемам защиты объектов городской застройки от подтопления грунтовыми и техногенными водами.

Цель и задачи диссертационной работы.

2. ПОСТРОЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ИНЖЕНЕРНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ ГОРОДА В ЦЕЛЯХ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОСЛЕДСТВИЙ ПОДТОПЛЕНИЯ ГРУНТОВЫМИ ВОДАМИ.

2.1. Развитие принципов моделирования объектов с пространственно - распределенной информацией.

2.2. Моделирование состояния инженерной инфраструктуры города как большой системы. ф 2.3. Моделирование взаимодействия подсистем инженерной инфраструктуры города.

2.4. Микрорайонирование городской территории по характеру застройки и факторам подтопления.

Выводы по главе.

3. РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ РАСЧЕТА, ПОВЫШАЮЩИХ НАДЕЖНОСТЬ РАСЧЕТА ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ, ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ПО НЕСУЩЕЙ

СПОСОБНОСТИ.

3.1. Выбор и обоснование критериев надежности оснований и щ фундаментов эксплуатируемых объектов строительства.

3.2 Использование экстремальных принципов механики сплошной среды в расчете несущей способности грунтового основания.

3.3 Теоретическое решение задачи о предельном состоянии основания фундаментов с определением верхних и нижних оценок несущей способности.

3.4 Экспериментальные исследования по изучению напряженно-деформированного и предельного состояний песчаного основания модели ленточного фундамента.

3.5 Оценки несущей способности системы «грунтовое основание - фундамент - надземное сооружение» с учетом негативных факторов подтопления.

Выводы по главе.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НЕГАТИВНЫХ ФАКТОРОВ

ПОДТОПЛЕНИЯ НА ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ ОБЪЕКТОВ ИНЖЕНЕРНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ ГОРОДА.

4.1. Природные и техногенные факторы подтопления.

4.2. Стадии подтопления при изменении режима грунтовых вод на застроенной территории г.Новочеркасска.

4.3. Факторы, вызывающие ущерб от подтопления городской тер

4 ритории грунтовыми водами.

4.4. Особенности изменения прочностных и деформационных характеристик грунтов оснований в процессе подтопления.

4.5. Информационное моделирование изменения напряженно-деформированного состояния основания при повышении уровня грунтовых вод.

4.6. Экспериментальное обоснование расчетной модели упруго- 179 пластического основания ленточных фундаментов.

Ъ Выводы по главе.

5. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ И ГЕОТЕХНИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЕ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ,

• ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ ПРИ

ПОДТОПЛЕНИИ.

5.1. Концептуальное моделирование исследования взаимодействия здания, грунтового основания и внешней среды как целостной системы.

5.2. Методика сбора и обобщения справочных материалов о состоянии зданий и сооружений по микрорайонам города.

5.3. Экономические факторы ущерба от подтопления для зданий и сооружений городской застройки.

5.4. Разработка мероприятий по геотехнической защите оснований и фундаментов, зданий и сооружений городской застройки

• при подтоплении.

Выводы по главе.

6. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПОДГОТОВКИ ДАННЫХ ДЛЯ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ НА ОСНОВЕ РАЗРАБОТКИ МУНИЦИПАЛЬ -НОЙ ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ.

6.1. Предпосылки создания автоматизированной компьютерной геоинформационной системы для г. Новочеркасска.

6.2 Основные принципы и этапы создания муниципальной геоинформационной системы.

6.3. Разработка специализированной Геоинформационной системы сГИС) «Подтопление г. Новочеркасска грунтовыми водами»

6.4. Разработка рекомендаций по обеспечению эксплуатационной надежности объектов городской застройки на стадиях проектирования, строительства и эксплуатации.

Выводы по главе.

Актуальной проблемой эксплуатации и развития инженерной инфраструктуры современных городов является обеспечение комфортной, экологически безопасной среды обитания населения.

Общей проблемой эксплуатации урбанизированных территорий является осуществление эколого-реабилитационных мероприятий, направленных на оздоровление городской среды путем приостановления влияния на нее неблагоприятных природных и техногенных факторов. Одним из таких негативных и длительно действующих факторов является подтопление городских территорий грунтовыми водами природного и техногенного характера, которое характерно для большинства современных городских территорий. Этот процесс характерен также для города Новочеркасска, который входит в число примерно 2000 крупных городов мира с населением более 100 тыс. человек.

Город Новочеркасск был основан в 1805 году как столица Донского казачества и в последующие годы своего развития превратился в один из крупных промышленных и научных центров Ростовской области и юга России.

Проблемным анализом природной и техногенной среды города установлено, что около 50 % занимаемой территории города подвергается интенсивному подтоплению грунтовыми водами с высокой минерализацией, агрессивностью и загрязненностью техногенными продуктами.

В целом, территория г. Новочеркасска по состоянию почв и подземных вод относится к зоне чрезвычайной экологической ситуации (ЧЭС) в соответствии с принятыми в настоящее время критериями.

Начиная с 1991 г., в городе проводятся комплексные исследования по оценке состояния экологической среды. В результате интеграции усилий Администрации города, Комитета по экологии и охране окружающей среды и научных коллективов вузов и НИИ (ЮРГТУ, НГМА, ГХИ и ряда других) накоплен обширный материал по оценке объектов окружающей среды Новочеркасска, разработан экологический паспорт города, подготовлены обосновывающие материалы к разработке программы вывода территории из категории ЧЭС.

Для вывода территории города из категории ЧЭС необходимо создать управляемую инженерно-экологическую систему , обеспечивающую регулирование гидрохимического режима почв, грунтов и грунтовых вод на территории застройки, а также защиту рек бассейна р. Дон от загрязнений техногенными стоками.

Одной из актуальных проблем в рассматриваемом комплексе работ является разработка и осуществление мероприятий, направленных на обеспечение эксплуатационной надежности зданий и сооружений города при воздействии негативных факторов подтопления грунтовыми и техногенными водами в особых грунтовых условиях. Данная проблема включает в себя решение целого комплекса сложных и взаимосвязанных геоэкологических, геотехнических и градостроительных задач.

Приведенные сведения показывают, что тема диссертационной работы является актуальной и ее разработка обладает научной и практической ценностью как для города Новочеркасска, так и для многих других городов, находящихся в сопоставимых условиях.

Данная работа выполнена на кафедре «САПР объектов строительства и фундаментостроение» Южно-Российского государственного технического университета (ЮРГТУ (НПИ)) в русле научного направления «Компьютерная оптимизация, ресурсосберегающие расчеты и управление состоянием строительных конструкций и оснований зданий и сооружений» (председатель совета научного направления проф., д.т.н. Ю.Н. Мурзенко). Научные исследования, обобщенные в диссертации, выполнялись также по госбюджетной тематике научно-исследовательских работ по единому заказ-наряду Министерства образования РФ на тему «Разработка новых принципов и методов информационного моделирования процессов взаимодействия сооружения и грунтового основания». Научные исследования, выполненные автором диссертации, развивают основную тематику научной школы профессора Ю.Н. Мурзенко «Механика грунтов основания и фундаменты», внесенной в реестр (рег.№14) научных школ ЮРГТУ(НПИ) и зарегистрированной в Министерстве образования и науки РФ.

В диссертационной работе использована градостроительная, гидрогеологическая, инженерно-геологическая и геотехническая базы информации, имеющиеся в Управлении главного архитектора города Новочеркасска, а также на кафедре «САПР объектов строительства и фун-даментостроение» и кафедре «Геоэкология, гидрогеология и инженерная геология» ЮРГТУ (НПИ). Структура формирования исходной базы информации и ее первоисточники описаны в монографии [1].

Цель диссертационнойработы

Обеспечение эксплуатационной надежности оснований и фундаментов, зданий и сооружений путем совершенствования методов расчета оснований по несущей способности и разработки современных принципов создания муниципальной геоинформационной системы на основе информационного моделирования состояния городской застройки при подтоплении.

Задачи исследования

1. Изучение экологических проблем городской застройки на основе анализа градостроительных, геотехнических и геоэкологических особенностей инженерной инфраструктуры.

2. Прогнозирование процесса и последствий подтопления на основе построения информационной модели инженерной инфраструктуры города.

3. Выбор системообразущих особенностей застройки города и разработка принципов микрорайонирования городской территории по геоэкологическим, геотехническим и градостроительным признакам.

4. Исследование особенностей и последствий подтопления зданий и сооружений грунтовыми и техногенными водами, разработка методики сбора и обобщения данных по подтоплению застраиваемых территорий.

5. Исследования изменения напряженно- деформированного состояния ( НДС ) системы «грунтовое основание- фундаменты- здание» в процессе повышения уровня грунтовых вод в результате подтопления.

6. Совершенствование методов расчета оснований фундаментов по несущей способности с использованием экстремальных принципов механики сплошной среды в целях обеспечения эксплуатационной надежности зданий и сооружений.

7. Экспериментальное обоснование расчетных схем, принятых в аналитических решениях по определению оценок несущей способности оснований.

8. Разработка и классификация мероприятий по геоэкологической и геотехнической защите оснований и фундаментов, зданий и сооружений городской застройки на стадиях проектирования, строительства и эксплуатации.

9. Разработка специализированной Геоинформационной системы (сГИС ), способствующей оперативному получению информации для принятия решений по защите городской инженерной инфраструктуры, оснований и фундаментов от воздействия подтопления.

Научная новизна работы-1. Разработана информационная модель инженерной инфраструктуры города, позволяющая устанавливать взаимовлияние геоэкологических факторов подтопления и объектов городской застройки.

2. Исследовано влияние негативных факторов подтопления на основания и фундаменты объектов инженерной инфраструктуры города.

3. Разработаны методики сбора и обобщения данных по подтоплению застраиваемых территорий, а также проведения обследования и диагностики отдельных объектов инженерной инфраструктуры города.

4. Разработан метод оценки несущей способности системы «грунтовое основание — фундамент» с использованием экстремальных принципов механики сплошной среды с учетом негативных факторов подтопления.

5. Разработана методика моделирования изменения НДС основания при подтоплении с качественной и количественной оценкой основных критериев надежности грунтового основания по деформациям и несущей способности, с применением нелинейной расчетной модели основания.

6. Дано экспериментальное обоснование теоретических решений по определению нижних и верхних оценок несущей способности оснований ленточных фундаментов.

Объектами исследования являютсяоснования и фундаменты, здания и сооружения городской архитектурно-строительной системы, взаимодействующей с экологически неблагоприятной природной и техногенной средой при подтоплении грунтовыми водами.

Практическая значимость работы-1. Обобщены сведения о застройке города, специфике фундамен-тостроения и техническом состоянии зданий, сооружений и инженерных коммуникаций на основе анализа проведенных обследований зданий и сооружений.

2. Дана классификация негативных факторов подтопления и изучено их влияние на решение задач проектирования, строительства и эксплуатации объектов инженерной инфраструктуры города.

3. Разработаны электронные карты микрорайонирования территории города по характеру застройки, интенсивности подтопления, агрессивности грунтовых вод, просадочности грунтов при замачивании, с учетом инженерно- геологического строения оснований зданий и сооружений.

4. Разработана методика и представлены данные об ущербе от подтопления для зданий, сооружений, инженерных коммуникаций, а также для уникальных зданий и сооружений города Новочеркасска, включая основные памятники истории и архитектуры. Эти данные приведены для микрорайонов и для города в целом.

5. Предложен метод расчета оснований по несущей способности, повышающий надежность проектных решений.

6. Предложены рекомендации, обеспечивающие повышение эксплуатационной надежности оснований и фундаментов, зданий, сооружений и городских территорий, находящихся в условиях подтопления.

7. Разработана компьютерная программа «Специализированная геоинформационная система» (сГИС) для просмотра характера подтопления и негативных факторов подтопления по микрорайонам города для целей проектирования, строительства и эксплуатации объектов инфраструктуры города.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Методика выбора и определения параметров, описывающих системы и подсистемы информационной модели городской застройки.

2. Принципы и методы геоэкологического и строительного микрорайонирования городской застройки.

3. Методики сбора и обобщения данных по подтоплению застраиваемых территорий и проведения обследования, диагностики отдельных объектов инженерной инфраструктуры города.

4. Результаты исследования изменения НДС грунтового основания зданий и сооружений с применением нелинейных расчетных моделей основания при повышении уровня грунтовых вод, вызванном подтоплением территории застройки города.

5. Метод расчета несущей способности основания в системе «грунтовое основание - фундамент» с учетом негативныых факторов подтопления, как одного из направлений повышения надежности зданий и сооружений.

6. Методика выбора геотехнических мероприятий, направленных на обеспечение эксплуатационной надежности оснований и фундаментов объектов городской застройки на стадиях проектирования, строительства и эксплуатации объектов застройки. Методы исследования

-Формализация и системный анализ банка информации о состоянии зданий, сооружений и территорий застройки города.

-Информационное моделирование поведения оснований объектов застройки при подтоплении.

-Теоретические решения по оценке несущей способности системы «основание-фундамент».

-Экспериментальное обоснование расчетных моделей грунтового основания.

-Развитие принципов построения Геоинформационных систем. Достоверность результатов исследований-Достоверность научных положений и рекомендаций обеспечивается: использованием реальной базы данных о состоянии городской застройки и характере подтопления, реальной инженерно-геологической характеристики городской застройки; использованием нормативной и научно-технической литературы и результатов исследований других авторов. Достоверность научных положений и полученных решений подтверждается применением фундаментальных принципов и методов теории пластичности.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы доложены на международной школе-семинаре по фундаментостроению и охране геологической среды (Сочи, 1992), на IV Всероссийской конференции «Нелинейная механика грунтов» с иностранным участием (Санкт-Петербург, 1993), на Российской научной конференции «Информационные технологии в архитектуре» (Ростов - на Дону, 1993), на международной научно-практической конференции «Строительство -98» (Ростов - на Дону 1998), на внутривузовских конференциях кафедр строительного профиля НГТУ( 1991-1997 г.г.), на международных научно-практических конференциях «Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах» ( ЮРГТУ, 2000 г.), «Моделирование, теория, методы и средства» ( ЮРГТУ, 2001 г.), «Информационные технологии в обследовании эксплуатируемых зданий и сооружений» (ЮРГТУ, 2001-2003г.), на международной научно-технической конференции «Современные проблемы фундаментостроения» (Волгоград, 2001 г.), на международной конференции по геотехнике, посвященной 300-летию Санкт-Петербурга «Реконструкция исторических городов и геотехническое строительство» (Санкт-Петербург, 2003).

Результаты работы использованы: в учебном процессе по специальности 29.03 ПГС САПР, в госбюджетной научно-исследовательской работе на тему «Разработка новых принципов и методов информационного моделирования процессов взаимодействия сооружения и грунтового основания».

Внедрение результатов

Результаты исследований и практические рекомендации, разработанные в диссертационной работе, внедрены в проектных институтах «Донпроектэлектро» (г.Новочеркасск), «СевкавНИПИагропром» и «Во-енпроект» (г.Ростов-на Дону ), в Управлении главного архитектора г. Новочеркасска, в научно-производственных фирмах «Изыскатель» и СП «ТОП-ДИЗАЙН», в учебном процессе в ЮРГТУ (НПИ) и НГМА. (см. прил.З.)

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, общих выводов и 3 приложений, содержит 290 страниц машинописного текста, 28 таблиц, 67 рисунков и схем, список литературы из 172 наименований.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

В итоге выполнения комплексных научно- технических работ, обобщенных в диссертационной работе, получены следующие основные результаты:

1. Разработано микрорайонирование городской территории по градостроительным, геотехническим и геоэкологическим особенностям, которое осуществлено на современной картографической основе.

2. Разработана информационная модель инженерной инфраструктуры города, которая позволила рассмотреть взаимовлияние различных подсистем современного города при решении задач инженерной защиты его строительных объектов.

3. Усовершенствованы методы решения теоретических задач по определению оценок несущей способности оснований ленточных фундаментов и дано их экспериментальное обоснование, на основании чего предложен более надежный метод расчета оснований по несущей способности при их замачивании в результате подтопления. Применение принципов предельного анализа к оценке несущей способности основания при подтоплении показало, что при полном водонасыщении грунтового массива верхние оценки несущей способности уменьшаются в 2,7 раза, а нижние - в 2,3 раза, что существенно снижает надежность основания по несущей способности и требует учета этого явления при проектировании в подтапливаемых зонах.

4. На основании решения об определении нижней оценки несущей способности шероховатого штампа разработан инженерный метод расчета оснований ленточных фундаментов по несущей способности.

5. В результате изучения особенностей подтопления городской территории установлены негативные факторы подтопления, вызвавшие ухудшение условий эксплуатации оснований и фундаментов, зданий и сооружений, а также в целом- инженерной инфраструктуры города. Предложена классификация этих факторов по трем разновидностям: первичные факторы подтопления- это само явление подтопления, происходящее по мере подъема уровня грунтовых вод и- возможно- выхода их на поверхность планировки территории; вторичные факторы- это последствия проявления первичных факторов подтопления, которые вызывают капиллярное увлажнение и водонасыщение грунтов основания и строительных материалов подземной части сооружений и, как следствие, изменения их физико-механических характеристик и напряженного-деформированного состояния, а также нарушение эксплуатационной пригодности зданий, сооружений и городских территорий; третичные факторы подтопления- это длительное проявление последствий влияния первичных и вторичных факторов в виде дополнительных деформаций сооружений и инженерных коммуникаций, зачастую приводящих к их предаварийному состоянию, а также подтопления подземных помещений.

6. В результате исследования с помощью ПК «ЛЕНТА» изменения напряженно-деформированного состояния (НДС) оснований и фундаментов при повышении уровня грунтовых вод установлен характер проявления дополнительных деформаций грунтов и осадок фундаментов и снижения несущей способности основания. Впервые по результатам исследования изменения НДС грунтового массива количественно показано, что при подтоплении существенно снижается надежность оснований и фундаментов по важнейшим критериям: по деформациям и по несущей способности. Проведены экспериментальные исследования на модели ленточного фундамента, которые подтверждают теоретическое решение, которое используется в ПК «ЛЕНТА» для анализа изменения НДС основания.

7. На основе микрорайонирования городской территории разработана и апробирована методика сбора и обобщения справочных материалов по ущербу от подтопления для микрорайонов города. Определен фактический ущерб от подтопления городской территории на период проведения исследований.

8. Выполнены классификация и выбор геотехнических мероприятий, направленных на обеспечение эксплуатационной надежности оснований и фундаментов, зданий и сооружений по микрорайонам города с учетом группы негативных факторов подтопления и инженерно-строительных особенностей объектов застройки города.

9. Обобщены задачи, решаемые муниципальной ГИС, как развивающейся системы, сформулированы основные принципы ее агрегатного построения и поэтапного создания.

10. Впервые для г. Новочеркасска разработан электронный картографический материал, позволивший автоматизировать процесс обработки и демонстрации сведений по микрорайонам города. Разработана специализированная Геоинформационная система (сГИС) «Подтопление города Новочеркасска грунтовыми водами». Разработанная сГИС предназначена для быстрого получения информации по негативным факторам подтопления в различных микрорайонах города в целях выбора защитных мероприятий и принятия решений по вопросам проектирования и эксплуатации объектов города. Предложенный вариант сГИС может служить начальной стадией (реализация первых двух этапов) для создания специалистами города полномасштабной муниципальной ГИС.

11. Составлены практические рекомендации по проектированию, строительству и эксплуатации объектов городской застройки в условиях подтопления территории, направленные на обеспечение эксплуатационной надежности объектов инженерной инфраструктуры города. Показано, что оптимальный выбор защитных мероприятий для отдельно взятого объекта хотя и связан с критериями надежности и экономичности, тем не менее возможен лишь в результате комплексного подхода к решаемой задаче, на основе детального обследования самого объекта и прилегающих к нему территорий и состояния соседних объектов, а также анализа влияния выбранных мероприятий на инженерную инфраструктуру города в целом.

12. Результаты исследований могут быть применены и для других городских застроек со сходными условиями.

13. В процессе выполнения работы автором получено 7 авторских свидетельств и патентов, 6 свидетельств о регистрации программ для ЭВМ (см. приложение 2), результаты работы внедрены в пяти проектных организациях и фирмах городов Новочеркасска и Ростова, о чем свидетельствуют 6 актов внедрения (см. приложение 3).

1. Молчанов П. И., Репников И. Г. Новочеркасск. Историко краеведческий очерк. Издание третье. Ростовское книжное издательство., Ростов-на-Дону, 1985.

2. Кирсанов Е. И. Новочеркасск. Краткий исторический очерк 1805-1995г.г. Изд. СКНЦ ВШ., Ростов-на-Дону, 1995.

3. Об охране окружающей природной среды: Закон РФ // Ведомости Верх. Совета РФ. 1992. № 10. С. 457

4. Критерии оценки экологической обстановки территорий для выделения зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия. М. (Министерство охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ). 1992. 58с.

5. Мазур И. И., Молдованов О. И., Шипов В. Н. Инженерная экология. Общий курс: В 2 т.: Учеб. Пособие. М.: Высш. шк., 1996. Т. 1: Теоретические основы инженер, экологии. 637 е.; Т.2 - Справочное пособие. 655 с.

6. Мазур И. И., Молдованов О. И. Курс инженерной экологии: Учеб. Для вузов / Под ред. И. И. Мазура. М.: Высш. шк., 1999. 447 с.

7. Линевич С. Н., Каплин В. Т., Богогосян А. Т. Введение в экологию. Экологическая безопасность России. Экологическое образование. Изд. «Терра», Ростов-на-Дону, 2000. 80 с.

8. Ананьев В. П. К вопросу подтопления застраиваемых территорий // Проектирование и строительство зданий и сооружений на лессовидных просадочных грунтах. Барнаул, 1980. С. 9-23.

9. СНиП 2.06-85. Инженерная защита территорий от затопления и подтопления /Госстрой СССР, М.: ЦИТП. 1988. 20 с.

10. Рекомендации по методике оценки и прогноза гидрогеологических условий при подтоплении городских территорий. М.: Стройиздат, 1983,239 с.

11. Природоохранные нормы и правила проектирования. Справочник /Сост. Ю. А. Максименко, В. А. Глухарев. М.: Стройиздат. 1990. 527 с.

12. Дегтярев Б. М., Дзекцнер Е. С. Защита оснований зданий и сооружений от воздействия подземных вод. М.: Стройиздат. 1985.

13. Воляник Н. В., Трусова С. В. Изменение структуры лессовидных грунтов Северного Кавказа в процессе подтопления // Инженерная геология. 1988. №4. С.62-73.

14. Слинко О. В., Казакова И. Г., Ратиев А. Я. Инженерно-гидрогеологичес-кое обоснование защиты территорий населенных пунктов Калмыкии от подтопления // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 1993. №3.

15. Казакова И. Г., Слинко О. В. Проблема подтопления на территории России и возможные пути ее решения // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 1993. №1.

16. Ткачук Э. И. Влияние процесса подтопления на статистические характеристики относительной просадочности лессовых грунтов. // Проблемы геологии и геоэкологии Юга России и Кавказа: Материалы междунар. науч. конф./ НГТУ. Новочеркасск, 1997. С. 70-73.

17. Ананьев В. П., Передельский Л. В. Инженерная геология и гидрогеология «Высшая школа», М., 1980. 271 с.

18. Коробкин В. И., Передельский Л. В. Инженерная геология и охрана окружающей среды / РГУ. Ростов н/Д, 1993.

19. Коломенский Н. В. Специальная инженерная геология. Изд. «Недра», М., 1969. 336 с.

20. Бабков В. Ф., Безрук. Основы грунтоведения и механики грунтов. Изд. «Высшая школа», М. 1986. 239 с.

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

22. Справочник "Основания и фундаменты" под редакцией Г.И. Швецова, М. Высшая школа, 1992.

23. Трофименков Ю. Г., Воробков Л. Н. Полевые методы исследования строительных свойств грунтов. Стройиздат, М. 1979. 176 с.

24. Хоу Б. К. Основы инженерного грунтоведения (пер. с англ.). Стройиз-дат, М. 1966. 460 с.

25. Кезди А. Руководство по механике грунтов (пер.с нем.) T.IV, Стройиздат, М. 1978. 238 с.

26. Курдюмов В. И. Краткий курс оснований и фундаментов. Изд. 3-е. СПб. 1889.

27. Пузыревский Н. П. Фундаменты. ОНТИ., Л.-М., 1934. 516 с.

28. Герсеванов Н. М. Собрание сочинений. Стройвоенмориздат, М., 1948. Т.1.270 е., Т.2. 376 с.

29. Цытович Н. А. Основы механики грунтов. ОНТИ., JI.-M. 1934. 308 с.

30. СНиП 2.02.01.-83* Основания зданий и сооружений. М.: Стройиздат, 1985.

31. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01.-83*), Стройиздат, М., 1986. 415 с.

32. Справочник проектировщика. Сложные основания и фундаменты. Стройиздат, М., 1969. 272 с.

33. Гольдштейн М. Н., Царьков А. А., Черняев И. И. Механика грунтов, основания и фундаменты. Изд. «Транспорт», М., 1981. 320 с.

34. Далматов Б. И. Механика грунтов, основания и фундаменты. Стройиздат, Л., 1988.415 с.

35. Ухов С. Б. и др. Механика грунтов, основания и фундаменты. М.: АСВ, 1994.

36. Силкин А. М., Фролов Н. Н. Основания и фундаменты. «Агропромиз-дат»,М., 1987. 285 с.

37. Симагин В. Г. Основания и фундаменты в условиях Северо-Запада. Изд. Петрозаводского университета, Петрозаводск, 1997. 344 с.

38. Мурзенко Ю. Н. Расчет оснований зданий и сооружений в упругопла-стической стадии с применением ЭВМ. Л., Стройиздат, 1989. 134с.

39. Мурзенко Ю. Н. Развитие научного направления в области механики грунтов и фундаментостроения в ЮРГТУ(НПИ). С. 110-113.

40. Prandl L. Uber die Harte plasticher Korper "Gotingen Nachrichten". 1920.

41. Горбунов-Посадов М.И., Маликова T.A. Расчет конструкций на упругом основании. М., Стройиздат, 1973, 626с.

42. Цытович Н.А. О методах расчета балок на сжимаемом основании.-Труды МИСИ им. В.В. Куйбышева, №14-М., 1956.

43. Соколовский В.В., О предельном равновесии сыпучей среды «Прикладная математика и механика», т. XV, вып.6, 1951.

44. Федоров И.В. Некоторые задачи упругопластического распределения напряжений в грунтах, связанные с расчетом оснований // Сборник института механики АН СССР. Т XXVI. М., 1958. С. 204-215.

45. Мурзенко Ю.Н. Экспериментально-теоретические исследования силового воздействия фундаментов и песчаного основания. Дисс. Докт. Техн. наук. -Новочеркасск, 1972, 576 с.

46. Васильков Г.В. Некоторые модели и методы теории упругости и пластичности// Вычислительная механика. Ростов на - Дону-1993. Ч.2.-123 с.

47. Дыба В.П. Напряженно-деформированное состояние ленточных фундаментов в упругопластической стадии работы. Дис. Канд. Техн. наук. -Новочеркасск, 1982.-177 с.

48. Дыба В.П. Оценки несущей способности гибких железобетонных фун-даментов//Исследования и компьютерное проектирование фундаментов и оснований: Сб. науч. тр./ НГТУ, Новочеркасск, 1996.- С. 10-25.

49. Wieghard. Uber den Balren auf nachgiebier Unterlagl Zeitschrift fsngew Math and Mechan, 1922.

50. Цытович H. А. Механика грунтов. Изд. «Высшая школа», М., 1979.272с.

51. Егоров К. Е. Методы расчета конечных осадок фундаментов.-тр.НИИ оснований и фундаментов.-М., Госстройиздат, 1958, №34.

52. Гольдштейн М. Н., Кушнер С. Г., Шевченко М. И. Расчет осадок и прочности оснований зданий и сооружений. «Будивельник»,Киев, 1977.208с.

53. Россихин Ю. В., Бинтайнис А. Г. Осадки строящихся зданий. Изд. «Зи-натие», Рига, 1980. 339 с.

54. Мурзенко Ю. Н., Дыба В. П., Шматков В. В. Прогноз осадок фундаментных плит // Материалы Балтийской конф. по механике грунтов и фун-даментостроению / ВНИИИС. Таллинн, 1988.

55. Мателюк Н. С. Совершенствование расчета сооружений, возводимых в сложных грунтовых условиях «Будивельник», Киев, 1980. 144 с.

56. Пилягин JI. В., Мамаев Н. Г. Проектирование фундаментов в сложных инженерно-геологических условиях.Изд. МарГУ, Иошкар-ола, 1985. 104 с.

57. Коротеев Д. В. Возведение фундаментов малоэтажных зданий и сооружений на просадочных грунтах. Стройиздат, М., 1986. 156 с.

58. Мустафаев А. А. Основы механики просадочных грунтов. Стройиздат, М., 1971.263 с.

59. Мустафаев А. А. Расчет оснований и фундаментов на просадочных грунтах. «Высшая школа», М., 1979. 368 с.

60. Абелев Ю. М., Абелев М. Ю. Основы проектирования и строительства на просадочных грунтах. М.: Стройиздат, 1979.

61. Гильман Я. Д., Логутин В. В., Черкасов С. М. Анализ особенностей деформаций зданий на лессовых грунтах II типа просадочности //Вопросы исследования лессовых грунтов и методов возведения фундаментов на них. Ростов-на-Дону: РИСИ, 1985. С. 93-98.

62. Гильман Я. Д. Основания и фундаменты на лессовых просадочных грунтах. СКНЦ ВШ., Ростов-на-Дону, 1991. 218 с.

63. Финаев И. В., Домрачев Г. И., Рудченко Э. Г. Инженерно-геологическая оценка лессовых пород. М.: Недра, 1985. 145 с.

64. Васильков Г. В. О выборе параметров уравнения движения влаги при нестационарных задачах фильтрации в лессовых просадочных грунтах // Изд. Вузов СКНЦ ВШ. Естественные науки - Ростов-на-Дону, 1995. - №3.

65. Приходченко О. Е. Напряженно-деформированное состояние системы «ленточный фундамент лессовое основание» "Строительство -98":. Тез. докл междунар. науч.-практ. конф.- Ростов н/Д: РГСУ, 1998.

66. Коновалов П. А. Основания и фундаменты реконструируемых зданий. М.: Стройиздат, 1988.

67. Швец В. Б., Феклин В. И., Гинзбург JI. К. Усиление и реконструкция фундаментов. М.: Стройиздат, 1985.

68. Пшеничкин А.П. Исследование пространственной работы жилых зданий на организованно увлажненных грунтах. Дис. на соискание ученой степени к.т.н. Ростов-на-Дону, 1968.

69. Пшеничкин А.П. Вероятностный расчет систем «здание основание» в особых грунтовых условиях. Современные проблемы фундаментостроения: Сб. тр. междунар. науч.-техн. конф.-Волгоград, 2001,- Ч.1.- С.48-53.

70. Цветков В.К. Расчет устойчивости откосов и склонов. Волгоград: Нижне-Волжское кн. Изд-во, 1979.- 238 с.

71. Цветков В.К. К решению некоторых геомеханических задач. Сб. тр. междунар. науч.-техн. конф.-Волгоград, 2001.- Ч.1.- С.75-76.

72. Богомолов А.Н. Расчет несущей способности оснований сооружений и устойчивости грунтовых массивов в упругопластической постановке. -Пермь: ПГТУ, 1996.-150 с.

73. Богомолов А.Н. Разработка теоретических основ расчета напряженного состояния, несущей способности оснований сооружений и устойчивости грунтовых массивов. Автореферат дис. на соискание ученой степени д.т.н. Пермь, 1997.-40 с.

74. Бойко М. Д. Диагностика повреждений и методы восстановления эксплуатационных качеств зданий. -М.: Стройиздат, 1975. 334 с.

75. Нечаев Н. В. Капитальный ремонт жилых зданий. М.: Стройиздат, 1990 207 с.

76. Пашкин Е. М., Бессолов Г. Б. Диагностика деформаций памятников архитектуры. Стройиздат, М., 1984. 151 с.

77. Попов Г. Т., Бурак JI. Я. Техническая экспертиза жилых зданий старой застройки. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Стройиздат, 1986.

78. Метелюк Н. С., Бучинский Ю. X., Коваленко М. А., Горновесова Т. Г. Проектирование и защита производственных зданий в особых условиях. «Будивельник», Киев, 1984. 176 с.

79. Капур К., Ламберсон Л. Надежность и проектирование систем: Пер. с англ. /Под ред. И. А. Ушакова. М.: Мир, 1980. 604 с.

80. Колотилкин Б. М. Надежность функционирования жилых зданий. М.: Стройиздат, 1989. 376 с.

81. Рогонский В. А. И др. Эксплуатационная надежность зданий. Л.: Стройиздат, Ленингр. отд, 1983. 280 с.

82. Ройтман А. Г. Предупреждение аварий жилых зданий. М.: Стройиздат, 1990. 240 с.

83. Вейц Р. И. Предупреждение аварий при строительстве зданий. Л.: Стройиздат, Ленингр. отд, 1984. 144 с.

84. Шпинев А. Н. Аварии в строительстве. Стройиздат, М., 1984. 320 с.

85. Байрамуков С. X. Оценка надежности железобетонных конструкций со смешанным армированием. «Academia», М., 1998. 168 с.

86. Долматов Б.И. и др. Особенности устройства фундаментов на пылева-то-глинистых грунтах в условиях реконструкции// Основания, фундаменты и механика грунтов. 1986. №5. С. 4-6.

87. Бугров А.К., Нарбут P.M., Сипидин В.П. Исследование грунтов в условиях трехосного сжатия. Л. Стройиздат, 1987. 184 с.

88. Фадеев А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике. М. Недра, 1987. 220 с.

89. Мангушев Р.А., Любимов Е.Б. Прикладные аспекты автоматизации проектирования фундаментов/ СПбГАСУ СПб., 1993. 159 с.

90. Улицкий В. М. Геотехническое обоснование реконструкции зданий на слабых грунтах. Сб. ГАСУ, С.-Пб., 1995. 146 с.

91. Абелев М. Ю. Крутов В. И. Выправление кренов жилого дома на про-садочных грунтах регулируемым замачиванием // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2000. №5.

92. Чеботарев Г.П. Механика грунтов, основания и земляные сооружения( пер.с англ.), Стройиздат, М., 1968. 616 с.

93. Будин А. Я. . Подпорные стенки. Ленингр. отд, Стройиздат, Л., 1974. 192 с.

94. Глушков Г. И. Статика и динамика сооружений, заглубленных в грунт. Стройиздат, М., 1967. 212 с.

95. Глушков Г. И. Расчет сооружений, заглубленных в грунт. Стройиздат, М., 1977. 295 с.

96. Абуханов А. 3., Шатов Ю. Ф. Дороги и коммуникации. НГМА, Новочеркасск, 2000. 126 с.

97. Волосухин В. А. Расчет подпорных стен строительных конструкций. Краснодар, КГАУ, 2000. 114 с.

98. Порегудов Ф. Н., Тарасенко Ф. П. Введение в системный анализ. «Высшая школа», М., 1989. 367 с.

99. Гусаков А. А. Системотехника строительства. М.: Стройиздат, 1993.

100. Системотехника строительства: Энциклопедический словарь / Под ред. А. А. Гусакова. М: Новое тысячелетие, 1999.

101. Мурзенко Ю. Н. Инновационные технологии в высшем строительном образовании / НГТУ. Новочеркасск, 1998. 100 с.

102. Мурзенко Ю. Н. Концептуальное проектирование здания и грунтового основания как целостной системы // Исследования и компьютерное проектирование фундаментов и оснований: Сб. науч. тр. / Новочерк. гос. техн. унт. Новочеркасск, 1996.

103. Советов Б. Я., Яковлев С. А. Моделирование систем. М., «Высшая школа», 1999. 224 с.

104. Гавришин А. И. Использование моделирования для составления гидрогеохимических карт. Моделирование в гидрогеологии и инженерной геологии. Межвуз. сб. Новочеркасск, 1983. С. 47-55.

105. Шадунц К. Ш, Ляшенко П. А. Моделирование напряжений в глинистом склоне с трещинами усадки. Межвуз. сб. Новочеркасск, 1983. С. 98-10

106. Тногур Э. И. Прогноз параметров статистических моделей поведения глинистых грунтов. Межвуз. сб. Новочеркасск, 1983. С. 157-162.

107. Дзюба А., Емельянова Г., Захоноа И. Геоинформационная система города Краснознаменска (начало внедрения): САПР и графика// КомпьютерПресс. 2000. №8.

108. Николаев В. Геоинформационная система Mapinfo Professional: САПР и графика// Компьютер-Пресс. 2000. №8.

109. ГИС. Геодезия, картография, землепользование: Каталог. М.: Джеймс, 2000. 48 с.

110. Яровой Ю. И., Оржеховский Ю. Р. Геоинформационная система и мониторинг геодинамических процессов в зоне строительства метрополитена // Основания, фундаменты и механика грунтов, 2001. №1 - с. 23-26.

111. Шолохов Л.Г.,Чуланов В.А., Демидов В.Д., Бондаренко О.В. Социология и экология городов и градостроительства (авторский курс). «Пегас», Ростов-на-Дону, 1997.-48 с

112. Мурзенко Ю.Н., Скибин Г.М.,Евтушенко С.И., Юношев Н.П. Усиление железобетонного фундамента под компрессор//Современные проблемы фундаментостроения. Материалы междунар. науч.-практ. конф. / ВГАСУ. Волгоград: ВГАСУ, 2001.

113. Дыба В.П. Аналитическое решение задачи о предельном напряженном состоянии основания нагруженного жестким ленточным фундаментом.

114. Экспериментально-теоретические исследования процессов упругопласти-ческого деформирования оснований и фундаментов: Сб. науч. тр./ НПИ, Новочеркасск, 1980.- С. 17-28.

115. Березанцев В.Г. Расчет оснований сооружений. Л.: Стройиздат, 1970.195 с.

116. Соколовский В.В. Статика сыпучей среды. Изд. АН СССР, 1942.

117. Справочник проектировщика. Основания, фундаменты и подземные сооружения /Под ред. Е.А. Сорочана и Ю.Г. Трофименкова, М: Стройздат, 1985.480 с.

118. Dresden, Germany,5-7 Oct. 1994,-Rotterdam, Brookfield:A.A. Balkema, 1995.-Pp.219-223.

119. Соболь И.М. Многомерные квадратурные формулы и функции Хаара. -М: Наука, 1969. -288 с.

120. Дыба В.П. Скибин Г.М. Оценки несущей способности шероховатых ленточных штампов. // «Строительство 98» Материалы международной научно-практической конференции. Тез. док. Ростов н/Д.: РГСУ, 1998.-С.140-141.

121. Скибин Г.М., Галашев Ю.В. Анализ экспериментальных исследований работы песчаного основания под подошвой шероховатых штампов. Проблемы строительства и архитектуры // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки.-2005.-Спецвыпуск. С. 19-26.

122. Куликов К.К. Экспериментальные исследования совместной работы плотного песчаного основания и сборных ленточных фундаментов. Дис. Канд. Техн. наук. Новочеркасск, 1969.-203 с.

123. Галашев Ю.В. Упругопластические деформации в песчаном основании круглого штампа. Дис. Канд. Техн. наук. Новочеркасск, 1986.-195 с

124. Курдюмов В.И. К вопросу о сопротивлению песчаных оснований, 1891152. . Малышев М.В. Теоретические и экспериментальные исследования несущей способности песчаного основания. Инфомационные материалы ВО-ДГЕО, 1953, №2

125. Минцковский М.Ш. О некоторых вопросах плоской задачи устойчивости оснований сооружений. Изд. АСиА УССР, Киев, 1962

126. Березанцев В.Г., Ярошенко В.А., Прокопович А.Г., Разоренов И.Ф., Сидоров Н.Н. Исследования прочности песчаных оснований. Трансжелдор-издат, 1958/

127. Кашкаров П.Н. Усовершенствование метода парафинированного экрана для исследования деформаций песчаного основания. Изв. ВНИИГ, т.87, Л., Энергия, 1960.

128. Terzagi К. Theoretical Soil Mechanics. Wileg, New York, 1947.

129. Горбунов-Посадов М.И. Расчет устойчивости песчаных оснований при совместном использовании теории упругости и теории предельного напряженного состояния сыпучей среды. Инженерный сборник АН. T.XII, 1952

130. Христофоров B.C. Расчет устойчивости грунта в основании сооружений с учетом клина уплотненного грунта. "Гидротехническое строительство", 1952, №2.

131. Горбунов-Посадов М.И Устойчивость фундаментов на естественном основании. М., Госстройиздат, 1962.

132. Скибин Г.М. Информационное моделирование изменения несущей способности и деформаций оснований фундаментов эксплуатируемых зданий при подтоплении// Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки.-2004.-№3. С.92-97.

133. Скибин Г.М. Развитие принципов моделирования объектов с пространственно-распределенной информацией // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки.-2004.-Приложение №.9 С. 137-140.

134. Перегудов Ф.В., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ. М. Высш. шк. 1989.367с