Analysis of a viscoelastic water-saturated clay foundation subjected to a strip load

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Designing buildings and structures on weak, water-saturated clay foundations necessitates calculating the stress-strain state of soils over time, considering consolidation processes. These soils exhibit creep behavior, respectively, making a viscoelastic representation of the foundation a promising modeling approach. Numerical analysis identified a parameter for solving the transcendental equation of a nonmonotonic function that describes the viscoelastic mechanical properties of the water-saturated clay loam. Experimental pore pressure data were compared with data obtained from the solution of the time function, with a maximum discrepancy of 4.44 per cent. A mechanical characteristic (a universal parameter of the kinematic soil model) obtained in this study can be used in future to fully calculate the stress-strain state of viscoelastic, water-saturated foudations. The proposed approach undoubtedly holds practical value in the design and construction of engineering structures.

About the authors

Tatiana V. Krizhanivskaya

Industrial University of Tyumen

Email: krizhanivskajatv@tyuiu.ru

Viacheslav V. Vorontsov

Industrial University of Tyumen

Email: vorontsovvv@tyuiu.ru

Bassam A. Tayeh

Islamic University of Gaza

References

  1. Тер-Мартиросян З. Г. Прогноз механических процессов в массивах многофазных грунтов. Москва: Недра; 1986. 292 с.
  2. Тер-Мартиросян З. Г., Тер-Мартиросян А. З., Лузин И. Н. Напряженно-деформированное состояние конечной прямоугольной области под действием равномерно распределенной полосовой нагрузки. Основания, фундаменты и механика грунтов. 2018;(2):6–13. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=35417650.
  3. Тер-Мартиросян З. Г., Филиппов К. А. Решение задачи осадки сваи под действием вертикальной статической нагрузки с учетом пластических свойств грунтов основания. Вестник МГСУ. 2022;17(7):871–881. https://doi.org/10.22227/1997-0935.2022.7.871-881
  4. Абелев М. Ю., Аверин И. В., Коптева О. В. Сравнение результатов полевых и лабораторных исследований характеристик деформируемости глинистых грунтов. Промышленное и гражданское строительство. 2019;(6):40–45. https://doi.org/10.33622/0869-7019.2019.06.40-45
  5. Абелев М. Ю., Аверин И. В., Абелев К. М., Чунюк Д. Ю., Алмазов А. А. Строительство на слабых водонасыщенных глинистых грунтах. Москва: Издательство АСВ; 2023. 170 с. ISBN 978-5-4323-0483-4. URL: https:// www.elibrary.ru/item.asp?id=54107159.
  6. Жусупбеков А. Ж., Улицкий В. М., Дьяконов И. П., Николаева М. В. Получение физико-механических характеристик лимногляциальных отложений Санкт-Петербурга для математической модели грунта. Вестник гражданских инженеров. 2023;(2):44–55. https://doi.org/10.23968/1999-5571-2023-20-2-44-55
  7. Шашкин А. Г., Шашкин К. Г., Васенин В. А. О предсказательной способности моделей механики грунтов. В сб.: Сергеевские чтения. Фундаментальные и прикладные вопросы современного грунтоведения: Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии, Санкт-Петербург, 31 марта – 01 апреля 2022 года. Москва: Геоинфо; 2022. С. 326–332. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=48425502.
  8. Востриков К. В., Смолин Ю. П., Клименок А. В. К методике разделения фильтрационной консолидации и ползучести скелета водонасыщенных грунтов. Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. 2018;(3):70–76. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=43112611.
  9. Воронцов В. В., Набоков А. В., Овчинников В. П., Твердохлеб С. А. Результаты компрессионного сжатия слабых водонасыщенных глинистых макрообразцов с применением «грунтового замка». Научно-технический вестник Поволжья. 2015;(1):60–65. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23136613.
  10. Твердохлеб С. А., Воронцов В. В. Результаты лабораторного исследования консолидации слабого водонасыщенного глинистого макрообразца удаленного от дневной поверхности. В сб.: Актуальные проблемы архитектуры, строительства, экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири: Сборник материалов международной научно-практической конференции: в 2 томах. Том 1. Тюмень, 23 апреля 2015 года. Тюмень: Тюменский государственный архитектурно-строительный университет; 2015. С. 64–72.
  11. Maltseva T., Nabokov A., Vatin N. Consolidation of water-saturated viscoelastic subgrade. Magazine of Civil Engineering. 2024;(1):12502. https://doi.org/10.34910/MCE.125.2
  12. Демин В. А. Экспериментальное и теоретическое исследование напряженно-деформированного состояния двухфазной вязкоупругой среды: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Санкт-Петербург; 2005. 30 с. URL: https://viewer.rsl.ru/ru/rsl01002930116?page=1&rotate=0&theme=white.
  13. Мальцева Т. В., Краев А. Н., Жайсамбаев Е. А. Моделирование механических процессов в грунтовом основании с учетом вязкоупругих свойств грунта. В сб.: XIII Всероссийский съезд по теоретической и прикладной механике: сборник тезисов докладов: в 4 т. Том 3. Министерство науки и высшего образования РФ; Российская академия наук; Российский национальный комитет по теоретической и прикладной механике; Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. Санкт-Петербург, 21–25 августа 2023 года. Санкт-Петербург: Политех-Пресс; 2023. С. 137–141.
  14. Крижанивская Т. В., Бай В. Ф., Мальцева Т. В., Коркишко А. Н. Расчет водонасыщенных грунтовых оснований. Тюмень: Тюменский индустриальный университет; 2020. 141 с. ISBN 978-5-9961-2344-5.
  15. Зарецкий Ю. К. Теория консолидации грунтов. Москва: Наука; 1967. 268 с.
  16. Парамонов В. Н. Метод конечных элементов при решении нелинейных задач геотехники. СанктПетербург: ГК «Геореконструкция»; 2012. 264 с. ISBN: 978-5-9902005-4-8. URL: http://georeconstruction.ru/books/paramonov.pdf.
  17. Тер-Мартиросян З. Г., Тер-Мартиросян А. З., Ермошина Л. Ю. Осадка и длительная несущая способность сваи с учетом реологических свойств грунтов. Construction and Geotechnics. 2022;13(1):5–15. https://doi.org/10.15593/2224-9826/2022.1.01
  18. Тер-Мартиросян З. Г., Тер-Мартиросян А. З., Дам Х. Х. Взаимодействие баретты c многослойным окружающим и подстилающими грунтами c учетом упругих и упруго-вязкопластических свойств. Вестник МГСУ. 2022;17(9):1135–1144. https://doi.org/10.22227/1997-0935.2022.9.1135-1144
  19. Тер-Мартиросян З. Г., Тер-Мартиросян А. З., Сидоров В. В., Алмакаева А. С. Определение упруговязкопластических параметров грунтов по результатам испытаний на крутильный срез. Промышленное и гражданское строительство. 2022;(10):45–55. https://doi.org/10.33622/0869-7019.2022.10.45-55
  20. Jia-Cai Liu, Guo-Hui Lei, Xu-Dong Wang. One-dimensional consolidation of visco-elastic marine clay under depth-varying and time-dependent load. Marine Georesources & Geotechnology. 2015;33(4):337–347. https://doi.org/10.1080/1064119X.2013.877109
  21. Xiao-mi Li, Qian-qing Zhang, Shan-wei Liu. Semianalytical solution for long-term settlement of a single pile embedded in fractional derivative viscoelastic soils. International Journal of Geomechanics. 2021;21(2): 04020246. http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)GM.1943-5622.0001906
  22. Трефилина Е. Р., Трефилин И. А. Строительство зданий и сооружений на двухфазных упругих основаниях. Архитектура, строительство, транспорт. 2021;(1):20–29. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=46409676
  23. Гладков А. Е., Мальцева Т. В., Исакова Н. П. Методика определения механических характеристик вязкоупругих грунтов. Архитектура, строительство, транспорт. 2023;(4):26–33. https://doi.org/10.31660/2782232X-2023-4-26-33
  24. Мальцев Л. Е., Бай В. Ф., Мальцева Т. В. Кинематическая модель грунта и биоматериалов. СанктПетербург: Стройиздат; 2002. 336 с.
  25. Мальцева Т. В. Математическая теория водонасыщенного грунта. Тюмень: Вектор Бук; 2012. 240 с.
  26. Адлер Ю. П., Маркова Е. В., Грановский Ю. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. 2-е изд. Москва: Наука; 1976. 279 c.
  27. Воронцов В. В. Вертикальное армирование деятельного слоя в основании дорожной конструкции: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Тюмень: Тюменский государственный архитектурно-строительный университет; 2006. 175 с.
  28. Мальцева Т. В., Парфенова Т. В. Влияние точек совпадений в методе ломаных на обусловленность матрицы. Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2002;(3):101–106. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22897092.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».