При строительстве на слабых основаниях выделяют три характерные стадии, для каждой из которых требуется выполнение геотехнического расчёта:

Нестабилизированное состояние до консолидации

Параметры сопротивления сдвигу определяются по трёхосным неконсолидированно-недренированным (НН) испытаниям в полных напряжениях: см. Недренированная прочность.

На основании результатов назначают противодеформационные мероприятия (ПДМ). Для выполнения надёжной оценки устойчивости и стабильности расчёты принято выполнять на основании решений для закрытой схемы — полное отсутствие фильтрации. Нестабилизированное состояние подразумевает условно мгновенное приложение нагрузки без консолидационного процесса.

Стабилизированное состояние после завершения консолидации

Сопротивление сдвигу определяется условием прочности Кулона ‒ Мора в эффективных напряжениях по консолидированно-дренированным (КД) испытаниям.

Позволяет оценить достаточность проектного решения в эксплуатационный период с учётом приложения транспортной нагрузки. Особенно важно для объектов транспортного строительства.

Переходное состояние процесс консолидации

Определяется степенью рассеивания избыточного порового давления $U$ за время $t$ по консолидированно-недренированным (КН) испытаниям. Другой вариант — по теории «плотности – влажности» в виде графиков зависимости прочностных параметров от влажности.

Определяет готовность насыпи к эксплуатации, общий срок строительства и позволяет составить график производства работ.

На рисунке ниже приведены указанные условия прочности применительно к трём состояниям в зависимости от строительства насыпи.

Схема для оценки устойчивости насыпей в зависимости от рассматриваемого состояния и условия прочности

Оценка нестабилизированного состояния считается весьма важной в строительстве — по результатам принимается решение о необходимости усиления или о дополнительных мероприятий. Приложение нагрузки к грунтам — например, отсыпка, транспортная нагрузка и пр. — может происходить по двум основным сценариям:

• быстрая отсыпка или недренированное нагружение: соответствует такой скорости приложения нагрузки, при которой в грунте с коэффициентом фильтрации $k_ф$ происходит накопление избыточного порового давления
• медленная отсыпка или дренированное нагружение: в этом случае фильтрационные свойства грунта достаточны для рассеивания избыточного порового давления при заданной скорости возведения сооружения

<aside> <img src="/icons/light-bulb_purple.svg" alt="/icons/light-bulb_purple.svg" width="40px" />

В общем виде принципы проектирования гидротехнических дамб аналогичны проектированию транспортных сооружений за исключением особенностей стабилизированного состояния, где не прикладывается транспортная нагрузка, а учитываются гидродинамические (фильтрационные) нагрузки или влияния понижения/повышения уровня и т. п.

</aside>

Важной особенностью расчётов и проектирования земляного полотна транспортных сооружений является необходимость определять свойства в нестабилизированном и стабилизированном состоянии. Это требование не содержится в широко используемом грунтовыми лабораториями ГОСТ 12248.2020. Разберём, с чем связана такая необходимость.

На схеме ниже показаны два характерных состояния и процесс перехода из одного в другое. Каждому соответствуют расчётные параметры.

Чтобы понять, какие прочностные параметры вам выдали, надо найти протокол испытаний, который должен быть в приложениях к отчёту по инженерно-геологическим изысканиям, и посмотреть тип испытания:

• нестабилизированное состояние — быстрый неконсолидированный срез, неконсолидированно-недренированное трёхосное испытание (НН)
• стабилизированное состояние — медленный консолидированный срез, консолидированно-дренированное трёхосное испытание (КД)

Названия могут отличаться, рекомендуется уточнять у сотрудников грунтовой лаборатории.

Пример двух протоколов: слева – ускоренный (быстрый) неконсолидированный срез для оценки прочности в нестабилизированном состоянии справа – КД-испытание (консолидированно-дренированное) для оценки стабилизированного состояния