МЕХА́НИКА ГРУНТО́В

МЕХА́НИКА ГРУНТО́В, на­уч­ная дис­ци­п­ли­на, ко­то­рая изу­ча­ет ус­ло­вия проч­но­сти и ус­той­чи­во­сти грун­тов в ос­но­ва­ни­ях со­ору­же­ний и от­ко­сах зем­ля­ных мас­си­вов, де­фор­ма­ции грун­тов, воз­ни­каю­щие под воз­дей­ст­ви­ем при­ло­жен­ных к ним сил, а так­же за­ни­ма­ет­ся раз­ра­бот­кой ме­то­дов рас­чё­та и ко­ли­че­ст­вен­ной оцен­ки на­пря­жён­но-де­фор­ми­ро­ван­но­го со­стоя­ния ос­но­ва­ний со­ору­же­ний. М. г. опи­ра­ет­ся на ре­зуль­та­ты ис­сле­до­ва­ний в об­лас­ти ря­да на­уч. дис­ци­п­лин ме­ха­ни­ко-ма­те­ма­тич. цик­ла (стро­ит. ме­ха­ни­ки, тео­рии уп­ру­го­сти, тео­рии пла­стич­но­сти и др.), инж. гео­ло­гии, инж. гид­ро­гео­ло­гии, гид­рав­ли­ки и гид­ро­ме­ха­ни­ки и др.

Грун­ты и гор­ные по­ро­ды име­ют слож­ную фи­зич. при­ро­ду и час­то мно­го­об­раз­ны по сво­ему сло­же­нию, что де­ла­ет не­воз­мож­ным точ­ное опи­са­ние ма­те­ма­тич. урав­не­ния­ми их по­ве­де­ния под на­груз­кой. По­это­му М. г., ис­поль­зуя и раз­ви­вая ме­то­ды др. на­ук, при ре­ше­нии прак­тич. инж. за­дач час­то опи­ра­ет­ся на уп­ро­щён­ные рас­чёт­ные схе­мы и ис­поль­зу­ет дос­та­точ­но идеа­ли­зи­ров., мо­дель­ные пред­став­ле­ния о грун­то­вых сре­дах. Для это­го, с од­ной сто­ро­ны, изу­ча­ют фи­зич. свой­ст­ва грун­тов, яв­ляю­щие­ся след­ст­ви­ем ус­ло­вий их гео­ло­гич. фор­ми­ро­ва­ния, с дру­гой – при­ме­ня­ют ма­те­ма­тич. ап­па­рат ме­ха­ни­ки сплош­ной сре­ды, но, в от­ли­чие от этой дис­ци­п­ли­ны, в М. г. грунт рас­смат­ри­ва­ет­ся как по­рис­тая дис­перс­ная во­до­на­сы­щен­ная сре­да, спо­соб­ная уп­лот­нять­ся, т. е. из­ме­нять свой объ­ём с те­че­ни­ем вре­ме­ни. При этом в М. г. при­ни­ма­ют­ся сле­дую­щие до­пу­ще­ния: за­ви­си­мо­сти ме­ж­ду дав­ле­ни­ем и из­ме­не­ни­ем объ­ё­ма грун­та, а так­же ме­ж­ду на­пря­же­ни­ем сдви­га и из­ме­не­ни­ем фор­мы яв­ля­ют­ся пря­мо про­пор­цио­наль­ны­ми; уп­лот­не­ние грун­та во вре­ме­ни (кон­со­ли­да­ция) про­ис­хо­дит вслед­ст­вие от­жа­тия во­ды из пор грун­та, при­чём этот про­цесс под­чи­ня­ет­ся за­ко­нам фильт­ра­ции; со­про­тив­ле­ние грун­та раз­ру­ше­нию как дис­перс­ной сре­ды оп­ре­де­ля­ет­ся проч­но­стью сил внутр. тре­ния и меж­час­тич­но­го сце­п­ле­ния. На ба­зе этих уп­ро­щён­ных пред­став­ле­ний бы­ли раз­ра­бо­та­ны тео­рии ли­ней­но­го де­фор­ми­ро­ва­ния грун­тов (Н. М. Гер­се­ва­нов, В. А. Фло­рин), фильт­ра­ци­он­ной кон­со­ли­да­ции (К. Тер­ца­ги, Гер­се­ва­нов), пре­дель­но­го рав­но­ве­сия (В. В. Со­ко­лов­ский, С. С. Го­луш­ке­вич, В. Г. Бе­ре­зан­цев).

Дей­ст­ви­тель­ное по­ве­де­ние грун­тов су­ще­ст­вен­но от­ли­ча­ет­ся от схе­ма­ти­зир. пред­став­ле­ний. Так, проч­ность грун­тов, оп­ре­де­ляе­мая по за­ко­ну Амон­то­на – Ку­ло­на как их со­про­тив­ляе­мость сдви­гу (фак­то­ры тре­ния и сце­п­ле­ния), ока­зы­ва­ет­ся слож­нее и за­ви­сит так­же от раз­но­вид­но­сти грун­та (пес­ча­ный, гли­ни­стый), его со­стоя­ния по плот­но­сти-влаж­но­сти (Н. Н. Мас­лов) и ве­ли­чи­ны дав­ле­ния жид­ко­сти в по­рах (К. Тер­ца­ги). При этом сце­п­ле­ние в гли­ни­стых грун­тах оп­ре­де­ля­ет­ся сум­мар­ной проч­но­стью меж­час­тич­ных свя­зей жё­ст­кой це­мен­та­ци­он­ной и вод­но-кол­ло­ид­ной при­ро­ды (Н. Я. Де­ни­сов, П. А. Ре­бин­дер).

В наи­бо­лее об­щем слу­чае за­ви­си­мость от на­груз­ки объ­ём­ной и сдви­го­вой де­фор­ма­ции яв­ля­ет­ся не­ли­ней­ной. При де­фор­ми­ро­ва­нии гли­ни­стых грун­тов боль­шое влия­ние ока­зы­ва­ют пол­зу­честь, ре­лак­са­ция и сни­же­ние проч­но­сти при дли­тель­ном воз­дей­ст­вии на­гру­зок. Иг­но­ри­ро­ва­ние этих осо­бен­но­стей грун­та, ис­поль­зо­ва­ние в рас­чё­тах мгно­вен­ной, а не дли­тель­ной проч­но­сти при­во­дит к раз­ви­тию не­до­пус­ти­мых де­фор­ма­ций со­ору­же­ний, об­ру­ше­нию от­ко­сов и под­пор­ных сте­нок.

В М. г. зна­чит. вни­ма­ние уде­ля­ет­ся во­про­сам раз­ра­бот­ки тео­ре­тич. ос­нов и прак­тич. ме­то­дов обес­пе­че­ния ус­той­чи­во­сти объ­ек­тов гражд., гид­ро­тех­нич. и транс­порт­но­го строи­тель­ст­ва, со­ору­же­ние ко­то­рых осу­ще­ст­в­ля­ет­ся в слож­ных инж.-гео­ло­гич. ус­ло­ви­ях. Эти ус­ло­вия, как пра­ви­ло, ха­рак­те­ри­зу­ют­ся ши­ро­ким рас­про­стра­не­ни­ем мёрз­лых и мно­го­лет­не­мёрз­лых грун­тов, вы­со­кой сте­пе­нью за­бо­ло­чен­но­сти, на­ли­чи­ем мак­ро­по­рис­тых про­са­доч­ных грун­тов, по­вы­шен­ной сейс­мич. ак­тив­но­стью, на­ли­чи­ем при­род­ных скло­нов, по­ра­жён­ных ополз­не­вы­ми про­цес­са­ми, и др. В рам­ках раз­ви­тия М. г. бы­ли соз­да­ны: тео­ре­тич. ос­но­вы рео­ло­гии мёрз­лых грун­тов (Н. А. Цы­то­вич, В. В. Вя­лов, Ю. К. За­рец­кий); тео­рии ди­на­мич. ус­той­чи­во­сти во­до­на­сы­щен­ных пес­ча­ных ос­но­ва­ний (В. А. Фло­рин, Н. Н. Мас­лов, П. Л. Ива­нов, М. Н. Гольд­штейн и др.); ос­но­вы ме­ха­ни­ки лёс­со­вид­ных мак­ро­по­рис­тых грун­тов (Ю. М. Абе­лев, Н. Я. Де­ни­сов, Г. М. Ло­ми­зе); ре­ше­ния пло­ской и про­стран­ст­вен­ных за­дач, в т. ч. и с учё­том пол­зу­че­сти, про­гно­за кон­со­ли­да­ции сла­бых ос­но­ва­ний, пред­став­лен­ных тор­фа­ми, ила­ми или пе­ре­ув­лаж­нён­ны­ми гли­на­ми (За­рец­кий, З. Г. Тер-Мар­ти­ро­сян, М. Ю. Абе­лев, В. Д. Ка­зар­нов­ский, Э. К. Ку­зах­ме­то­ва и др.); ве­ро­ят­но­ст­ная тео­рия фор­ми­ро­ва­ния на­пря­жён­но-де­фор­ми­ров. со­стоя­ния зер­ни­стых сред (Г. И. По­кров­ский, И. И. Кан­дау­ров); гра­ди­ент­ная тео­рия пол­зу­че­сти грун­то­вых мас­си­вов (Э. М. Доб­ров) и др. Эти науч. до­сти­же­ния по­зво­ля­ют реа­ли­зо­вать разл. про­ек­ты, обес­пе­чи­вая на­дёж­ность ра­бо­ты инж. со­ору­же­ний в слож­ных при­род­ных ус­ло­ви­ях.