Андрей Бояринцев

В СПбГАСУ запатентован новый способ для определения прочности смерзания грунта. О том, где можно применить это изобретение, рассказал его автор – аспирант кафедры геотехники Андрей Бояринцев:

– Прочность смерзания – это механическая характеристика грунта, которая описывает взаимодействие грунта с фундаментом. Определять её необходимо для строительства объектов в Арктической зоне. Свая погружается в грунт, температура которого меньше ноля градусов по Цельсию, и примерзает к нему. Усилия, затрачиваемые, чтобы оторвать её от грунта, и есть прочность смерзания. Именно на этой силе держатся все здания на территориях вечномёрзлых грунтов. Определяя прочность смерзания, определим и несущую способность сваи.

– Где ещё можно использовать ваше изобретение? 

– При определении сил морозного пучения. Зимой в верхних слоях грунта вода превращается в лёд, и грунт увеличивается в объёме. Примерзая к фундаменту, грунт поднимается вместе с ним или проскальзывает сквозь него. Второй случай означает отлипание грунта от фундамента или, другими словами, разрушение сил смерзания. Прочность смерзания влияет на силу морозного пучения. Таким образом, понимание точной величины прочности смерзания промерзающего грунта и фундамента позволит определить точное значение силы морозного пучения и спроектировать наиболее эффективный фундамент.

Стоит заметить, что в Санкт-Петербурге величина промерзания грунта в холодную зиму достигает 1,2 метра. А силы морозного пучения, которые возникают при этом, способны повредить лёгкие сооружения: элементы благоустройства, одноэтажные здания, эстакады и другое. Поэтому определение сил морозного пучения – крайне актуальная задача для нашего города. 

Патент

– Чем ваша разработка отличается от других решений этой проблемы? 

– Существует несколько методов для определения прочности смерзания грунта. Предложенный мною способ более экономичен за счёт того, что для него не требуется много специального оборудования и операций. Роль модели фундамента выполняет кольцо из того же самого материала, из которого будет сделана свая. Кольцо устанавливается на пустотелую опору, препятствующую его перемещению при давлении. Внутрь помещается грунт, который может перемещаться. Эта методика хороша тем, что её можно легко и быстро повторять. 

– Насколько точны вычисления? 

– Я сравнивал один материал по методике, утверждённой ГОСТом, и по своей. Значения получились идентичными. Более того – разброс значений внутри одного эксперимента в методике по ГОСТу выше, чем у меня. То есть по моей методике расчёты точнее. 

– Расскажите, как шла работа над изобретением. 

– Идея изобретения пришла мне в голову, когда я ставил эксперименты во время обучения в магистратуре. Я долго думал над тем, каких размеров должны быть модель фундамента, лоток, их соотношение, влияют ли эти размеры на результат испытаний, и решил проверить это экспериментально. Но когда составил план работы, то понял, что за время, отведённое на обучение в магистратуре, провести эти опыты не получится. Именно тогда я и подумал: а нужна ли вообще модель сваи в лотке, нельзя ли без неё обойтись? 

– Кто помогал вам в работе? 

– Идею я сформулировал сам. Но мне очень сильно помогли обсуждения всех перечисленных ранее вопросов с сотрудниками кафедры геотехники: аспирантами и молодыми преподавателями. Разговаривая с ними, я находил «ниточки» и тянул за них, чтобы прийти к данной идее. 

– Поделитесь, пожалуйста, своими планами.

– Планирую написать методические указания, предложить изобретение к внедрению в инженерно-геологических лабораториях города.

Узнайте больше о кафедре геотехники университета