Строительство и архитектура, 2016, том 4, № 2 (11)

S. Evtushenko (Novocherkassk)

N. Ananyeva (Moscow)
V. Kosmin (Moscow)

Publishing office: RIOR. 127282, Russia, Moscow, Polyarnaya str., 31B.
info@rior.ru;  www.rior.ru
The opinion of the editorial board may not coincide with the opinion of the 
authors of publications.
Reprinting of materials is allowed with the written permission of the publisher.
While quoting the reference to the journal “CONSTRUCTION AND
ARCHITECTURE” is required.

Publication information: CONSTRUCTION AND ARCHITECTURE. For 2016, 
volume 4 is scheduled for publication.
Subscription information: Please contact +7(495)280-15-96.
Subscriptions are accepted on a prepaid basis only and are entered on a сalendar 
year basis. Issues are sent by standart mail. Claims for missing issues are accepted within 6 months of the day of dispatch.

K. Anakhaev (Nalchik)
T. Bock (Munich, Germany)
A. Bulgakov (Dresden, Germany)
V. Dyba (Novocherkassk)
S. Ilvitskaya (Moscow)
Yu. Krivoborodov (Moscow)
R. Magomedov (Makhachkala)
L. Mailyan (Rostov-on-Don)
L. Makovskiy (Moscow)
S. Matsiy (Krasnodar)
A. Nevzorov (Arkhangelsk)
S. Roschina (Vladimir)
S. Samchenko (Moscow)
S. Sheina (Rostov-on-Don)
G. Skibin (Novocherkassk)
A. Sventikov (Voronezh)
Yu. Svistunov (Krasnodar)
V. Volosukhin (Novocherkassk)

* The full list of members of the editorial board can be found
at  www.naukaru.ru.

Advertising information: If you are interested in advertising or other commercial 
opportunities please e-mail:  book@rior.ru.
Information for the authors: The detailed instructions on the preparation and submission of the manuscript can be found at  www.naukaru.ru. Submitted manuscripts 
will not be returned. The editors reserve the right to supply materials with illustrations, to change titles, cut texts and make the necessary restyling in manuscripts 
without the consent of the authors. Submission of materials 
indicates that the author accepts the demands of the publisher.
“CONSTRUCTION AND ARCHITECTURE” has no page 
charges.
Electronic edition: Electronic versions of separate articles can 
be found at www.znanium.com.
Orders, claims, and journal enquiries: Please contact
book@rior.ru or +7(495)280-15-96.

© RIOR, 2016.

CONSTRUCTION
AND ARCHITECTURE

SCIENCE

RIOR

ISSN 2308-0191
DOI 10.12737/issn.2308-0191

Volume 4
Issue 2 (11)
June 2016

EDITOR-IN-CHIEF
EDITORIAL BOARD *

MANAGING EDITORS

SCIENTIFIC  AND  PRACTICAL  JOURNAL

Евтушенко Сергей Иванович

профессор, д-р техн. наук,

почетный работник высшего
профессионального образования РФ,

советник РААСН, профессор кафедры «Строительные 
конструкции, строительная и прикладная механика» 
ФГБОУ ВПО «Южно-Российский государственный 
технический университет им. М.И. Платова
(Новочеркасский политехнический институт)»,
директор ГБПОУ Ростовской области «Новочеркасский 
машиностроительный колледж» 

(Новочеркасск)

Ананьева Наталья Леонидовна
(Москва)

Космин Владимир Витальевич
(Москва)

Издатель: ООО «Издательский Центр РИОР»
127282, Москва, ул. Полярная, д. 31В.
info@rior.ru;  www.rior.ru
Точка зрения редакции может не совпадать с мнением авторов публикуемых материалов.

Перепечатка материалов допускается с письменного разрешения редакции.
При цитировании ссылка на журнал «СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА» обязательна.
При публикации в журнале «СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА»
плата за страницы не взимается.
Информация о публикации: На 2016 г. запланирован выход тома 4. 
Информация о подписке: +7(495)280-15-96.
Подписной индекс в каталоге агентства «Роспечать» — 70834.
Подписка осуществляется в издательстве только на условиях предоплаты, 
не менее чем на год. Выпуски высылаются обычной почтой. Жалобы на недоставленные номера принимаются в течение 6 месяцев с момента отправки.
Размещение рекламы: Если вы заинтересованы в размещении рекламы в 
нашем журнале, пишите на  book@rior.ru.

Информация для авторов: Подробные инструкции по подготовке и отсылке рукописей можно найти на  www.naukaru.ru. Присланные рукописи не возвращаются. Редакция оставляет за собой право самостоятельно 
снабжать авторские материалы иллюстрациями, менять заголовки, сокращать тексты и вносить в рукописи необходимую стилистическую 
правку без согласования с авторами. Отсылка материалов на адрес редакции означает согласие авторов принять ее требования.

Электронная версия: Электронные версии отдельных статей можно найти 
на  www.znanium.com.

Заказы, жалобы и запросы: Пишите на  book@rior.ru или звоните 
+7(495)280-15-96.

Приобретение старых выпусков: Старые, ранее опубликованные выпуски доступны по запросу:  book@rior.ru, 
+7(495)280-15-96. Можно приобрести полные тома и 
отдельные выпуски за 2013–2015 гг.

© ООО «Издательский Центр РИОР», 2016.

Формат 60x90/8.  Бумага офсетная. Тираж 999 экз. Заказ № 

СТРОИТЕЛЬСТВО
И  АРХИТЕКТУРА

ISSN 2308-0191
DOI 10.12737/issn.2308-0191

Том 4
Выпуск 2 (11)
Июнь 2016

НАУКА

РИОР

ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР

ВЫПУСКАЮЩИЕ РЕДАКТОРЫ

РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ *

* Полный список членов редакционного совета можно найти
на  www.naukaru.ru.

Анахаев Кошкинбай Назирович (Нальчик)
Бок Томас (Мюнхен, Германия)
Булгаков Алексей Григорьевич (Дрезден, Германия)
Волосухин Виктор Алексеевич (Новочеркасск)
Дыба Владимир Петрович (Новочеркасск)
Ильвицкая Светлана Валерьевна (Москва)
Кривобородов Юрий Романович (Москва)
Магомедов Расул Магомедович (Махачкала)
Маилян Левон Рафаэлович (Ростов-на-Дону)
Маковский Лев Вениаминович (Москва)
Маций Сергей Иосифович (Краснодар)
Невзоров Александр Леонидович (Архангельск)
Рощина Светлана Ивановна (Владимир)
Самченко Светлана Васильевна (Москва)
Свентиков Андрей Александрович (Воронеж)
Свистунов Юрий Анатольевич (Краснодар)
Скибин Геннадий Михайлович (Новочеркасск)
Шеина Светлана Георгиевна (Ростов-на-Дону)

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ  ЖУРНАЛ

Construction and Architecture (2016) Vol. 4. Issue 2 (11)

RIOR
Строительство и архитектура (2016). Том 4. Выпуск 2 (11)

ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ,
ПОДЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

45 
Экспериментально-теоретические основы 
расчетов осадок фундаментов глубокого 
заложения в переуплотненных грунтах
Тер-Мартиросян З.Г., Лузин И.Н.

49 
Результаты экспериментального 
исследования влияния формы контактной 
поверхности фундамента 
на деформируемость грунтового основания
Пронозин Я.А., Наумкина Ю.В., Рачков Д.В.

53 Результаты полевых исследований 
взаимодействия буроинъекционной сваи 
с контролируемым уширением 
в пылевато-глинистых грунтах пластичной 
консистенции
Пронозин Я.А., Самохвалов М.А.,
Ращупкина В.А.

58 О коммерциализации научно-технической 
деятельности в строительной 
отрасли
Абжалимов Р.Ш.

ГЕОЛОГИЯ, ГИДРАВЛИКА 
И ИНЖЕНЕРНАЯ ГИДРОЛОГИЯ

62 Сопротивление сдвигу грунта 
при повторном нагружении образца
Шмидт О.А., Гохаев Д.В.

66 Гидромеханическое моделирование 
течения жидкости при вертикальном ударе 
кругового тела об воду
Анахаев К.Н., Темукуев Х.М.

BASES, UNDERGROUND
CONSTRUCTIONS

45 
Experimental and theoretical bases 
of calculations of the deformations 
of deep foundations in overconsolidated soils
Zaven Ter-Martirosyan, Ivan Luzin

49 
Experimental and theoretical bases 
of calculations of the deformations 
of deep foundations in overconsolidated soils
Yakov Pronozin, Yulia Naumkina,
Dmitriy Rachkov 

53 In-situ tests for behavior of drillinjechon 
piles with controlled widening 
in pulverescent–clay soils of flexible 
consistency
Yakov Pronozin, Mikhail Samokhvalov,
Valentina Raschupkina

58 About the commercialization of scientific 
and technological activities
in the construction industry
Rais Abzhalimov

GEOLOGY, HYDRAULICS 
AND ENGINEERING HYDROLOGY

62 The shear resistance of the soil 
when re-loading the sample
Oleg Shmidt, Denis Gokhaev

66 Hydromechanical modelling of the current 
of liquid at vertical blow of the circular body 
about water
Koshkinbai Anakhaev, Husei Temukuev

СОДЕРЖАНИЕ
CONTENTS

III

Construction and Architecture (2016) Vol. 4. Issue 2 (11)

RIOR
Строительство и архитектура (2016). Том 4. Выпуск 2 (11)

СЕЙСМОСТОЙКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО

70 Исследования динамической устойчивости 
грунтов при сейсмических воздействиях
Тер-Мартиросян А.З., Соболев Е.С.

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ 
ПРОЕКТИРОВАНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

73 Численное исследование горизонтально 
нагруженных фундаментов из полых 
круглых свай с уменьшенным шагом
Ямаева С.О., Денисов О.Л.

На последних страницах журнала 
можно найти:

• информацию для авторов;

• информацию о всех журналах
ИЦ РИОР;

• условия подписки

EARTHQUAKE CONSTRUCTION

70 Investigation of dynamic soil stability 
at the seismic influences
Armen Ter-Martirosyan, Evgeny Sobolev

DESIGN AUTOMATION SYSTEMS 
IN CONSTRUCTION

73 Numerical research of horizontally weighted 
bases from hollow circular piles with 
the reduced step
Svetlana Yamaeva, Oleg Denisov

On the last pages of the journal
you can fi nd:

• information for the journals:

• information about all the journals
of RIOR;

• terms of subscription

IV

RIOR
45

Construction and Architecture (2016) Vol. 4. Issue 2 (11): 45–48
При цитировании этой статьи ссылка на DOI обязательна 
DOI 10.12737/ 19908

Строительство и архитектура (2016). Том 4. Выпуск 2 (11). С. 45–48

Экспериментально-теоретические основы расчетов осадок 
фундаментов глубокого заложения в переуплотненных 
грунтах

УДК 624.131.4

Тер–Мартиросян Завен Григорьевич
доктор техн. наук, профессор, профессор каф. МГГ НИУ МГСУ, гл. научный сотрудник НОЦ «Геотехника», лауреат премии 
Правительства РФ; e-mail: gic-mgsu@mail.ru;

Лузин Иван Николаевич
аспирант каф. МГГ НИУ МГСУ, инженер НОЦ «Геотехника»; e-mail: inluzin@gmail.com

Статья получена: 10.04.2016. Рассмотрена: 17.04.2016. Одобрена: 15.05.2016. Опубликована онлайн: 29.06.2016. ©РИОР

Аннотация. В статье приводятся постановка и решение задачи по количественной оценке осадки фундаментов глубокого заложения с учетом исходного 
напряженного состояния грунтов основания и состояния уплотнения, т.е. истории его формирования – с учетом нелинейных свойств деформирования грунтов по напряжениям и глубине. Показывается, что учет этих факторов оказывает существенное влияние на НДС основания фундаментов 
глубокого заложения, в том числе на осадку фундаментов глубокого заложения, т.е. на ее уменьшение. 
На НДС и величину осадки основания фундаментов 
глубокого заложения значительное влияние оказывает также отношение их ширины b и глубины заложения h, т.е. b/h. 

Ключевые слова: фундаменты глубокого заложения, 
переуплотненные грунты, лабораторные испытания 
грунтов, метод конечных элементов, коэффициент 
переуплотнения.

Введение
При строительстве зданий и сооружений повышенной ответственности (высотные здания, реакторные 
отделения атомных станций, опоры мостов и др.) 
часто проектируют фундаменты глубокого заложения 
(ФГЗ) для передачи значительных нагрузок (сотни 
тысяч тонн) от этих сооружений на грунты основания, 
например буровые опоры, барреты, буронабивные 
сваи большого диаметра и др. В таких случаях в 
грунтах основания возникает сложное неоднородное 
НДС, обусловленное, с одной стороны, глубиной 
заложения фундамента, которое часто соизмеримо 
с контактными напряжениями, а с другой – историей формирования НДС основания, которая определяет нелинейную зависимость деформаций объема 
εzv и формы εzγ от σ и τi соответственно [1], причем

 ,
(1)

 ,
(2)

EXPERIMENTAL AND THEORETICAL BASES OF 
CALCULATIONS OF THE DEFORMATIONS OF DEEP 
FOUNDATIONS IN OVERCONSOLIDATED SOILS
Ter–Martirosyan Zaven
Ph. D. in Engineering, professor, senior researcher in science educational center «Geotechnics» gic-mgsu@mail.ru
Luzin Ivan
Graduate student, engineer in science educational center «Geotechnics» inluzin@gmail.com
Manuscript received: 10.04.2016. Revised: 17.04.2016. Accepted: 
15.05.2016. Published online: 29.06.2016. ©RIOR

Abstract. The paper presents the formulation and solution of the 
problem by quantifying precipitation of deep foundations (DF) 
considering the initial stress state of the soil base and state compaction, the history of its formation – taking into account nonlinear 
properties of soil deformation. It is shown that the inclusion of 
these factors has a significant impact on the SSC base of deep 
foundations, including sediment DF, i.e. to decrease it. Also shown 
that on SSC and on the quantity of foundation displacements of 
deep foundations is significantly affected by the ratio of the width 
and depth of the b/h.
Keywords: deep foundations, over consolidated soils, soil laboratory tests, finite element method, over consolidation ratio.

RIOR

Construction and Architecture (2016) Vol. 4. Issue 2 (11): 45–48

46
Строительство и архитектура (2016). Том 4. Выпуск 2 (11). С. 45–48

где а и b – экспериментальные параметры; σz и 
σ(z) – напряжения в основании фундамента; G(σz) – 
модуль сдвига, зависящий от σz и, следовательно, 
от глубины расположения подошвы фундамента z, 
причем [2]

 , 
(3)

где Ge – модуль упругого сдвига при τi → 0;

 , 
(4)

где сi и φi – параметры прочности, определяемые 
по прямой в плоскости σ – τi; τi, τi* – действующее 
и предельное значения интенсивности касательных 
напряжений.
Зависимость модуля сдвига от глубины также 
влияет на НДС основания, в том числе на эпюру 
σz(z) и сжимаемую толщу в основании фундамента 
[5], причем σz затухает значительно интенсивнее при 
нелинейной зависимости G от глубины (рис. 1).

Рис. 1. Эпюры вертикальных напряжений с учетом 
распределения модуля сдвига по глубине (G(z)) и без 
учета распределения (G = const)

Исследования НДС грунтов оснований ФГЗ с 
учетом глубины их заложения и состояния уплотнения показывают, что на расчетную величину 
осадки эти факторы оказывают существенное 
влияние и ими нельзя пренебрегать. Фактор глубины заложения можно учитывать на основе задачи Миндлина [4] или численным методом (МКЭ) 
на основании (1) – (4). Фактор G(σ) можно учитывать на основании модели Hardening soil, что 
предусмотрено в программном комплексе Plaxis. 

Фактор переуплотнения учитывается с помощью 
коэффициента переуплотнения OCR, представляющего собой отношение максимального напряжения в рассматриваемом слое грунта в истории его 
формирования к напряжению, которое он испытывает в настоящее время:

 
 , 
(5)

где OCR – коэффициент переуплотнения, д.е.; 
 – эффективное давление предуплотнения, 
МПа; 
 – эффективное бытовое давление, МПа. 
Фактор переуплотнения также можно учитывать 
численным методом в упруго – пластической постановке.

1. Экспериментальное определение давления 
предуплотнения
Приводятся схема и обработка испытаний при 
определении давления предуплотнения грунтов с 
известным коэффициентом переуплотнения.
На базе НОЦ «Геотехника» МГСУ были проведены подготовка образцов с известным давлением предуплотнения и дальнейшие их испытания 
для верификации методов Казагранде и Беккера 
[6]. Для этого были подготовлены одинаковые 
образцы суглинка тугопластичного с влажностью 
12% и плотностью 2,05 г/см3. Образцы помещались 
в прибор компрессионного сжатия и выдерживались под вертикальным давлением в течение 28 
суток. Далее образцы выдерживались 21 день под 
различным бытовым давлением – 400 и 800 кПа. 
Задачей такой подготовки являлось моделирование процесса предуплотнения с формированием 
связей между частицами под большим давлением, 
что сравнимо с переуплотнением грунтов во время образования ледника в истории формирования 
массива. После подготовки образцов были проведены компрессионные испытания с нагружением образцов до 8000 кПа с целью обработки их 
результатов методами Казагранде и Беккера [6]. 
На рис. 2–4 показаны результаты обработки испытаний. Необходимо отметить, что при обработке результатов методом Казагранде имеет 
место погрешность в вычислениях, так как точку 
максимальной кривизны иногда сложно определить графически. В приведенном примере при 
определении давления предуплотнения методом 
Казагранде разброс значений составил от 1600 до 
2100 кПа.

RIOR

Construction and Architecture (2016) Vol. 4. Issue 2 (11): 45–48

47
Строительство и архитектура (2016). Том 4. Выпуск 2 (11). С. 45–48

 

Рис. 2. Обработка результатов испытаний по методу 
Казагранде

Рис. 3. Обработка результатов испытаний по методу 
Беккера с линейной осью абсцисс

При обработке испытаний методом Беккера в 
приведенном случае также сложно обнаружить 
явный перегиб кривой в линейных координатах. Но 
при построении графика в логарифмических координатах для напряжений перегиб кривой явно выражен и давление в данной точке соответствует 
значению 1600 кПа, что равно давлению предуплотнения, созданному при подготовке образцов.
 

Рис. 4. Обработка результатов испытаний по методу 
Беккера с логарифмической осью абсцисс

2. Постановка и решение задачи 
по определению осадки ФГЗ на 
переуплотненном основании
Приводятся постановка и решение задач по количественной оценке НДС оснований ФГЗ с учетом 
глубины их заложения и состояния уплотнения 
грунтов основания (OCR) и нелинейной зависимости между напряжениями и деформациями (1) и (2).
В качестве расчетной для оценки грунтов основания принята упруго – пластическая модель упрочняющегося грунта (Hardening soil), которая аналогична (1) и (2) и учитывает коэффициент переуплотнения OCR [3], а также глубину заложения фундамента, т.е. исходное НДС основания. На рис. 5 
представлены расчетные схемы для оценки НДС 
ФГЗ.

 
а) 
б)

Рис. 5. Расчетные схемы к определению осадки ФГЗ с 
учетом только исходного НДС (глубины заложения) (а) и 
с учетом как НДС, так и OCR (б). На рисунках слева 
обозначена глубина заложения, справа на рисунке 
(б) – значения коэффициента переуплотнения, 
соответствующие глубине заложения фундамента

Задача определения осадки фундамента глубокого заложения на переуплотненном основании 
решалась в ПК Plaxis 2D с использованием модели 
Hardening soil, позволяющей учитывать переуплотнение с помощью коэффициента OCR и глубину 
заложения ФГЗ. Задача была решена для четырех 
различных глубин заложения (5, 10, 15, 20 м) и 
ширины (10 и 20 м) с учетом как исходного НДС, 
так и переуплотнения.

RIOR

Construction and Architecture (2016) Vol. 4. Issue 2 (11): 45–48

48
Строительство и архитектура (2016). Том 4. Выпуск 2 (11). С. 45–48

По результатам расчетов также были построены 
кривые осадка – нагрузка для глубины 5 м. Как 
видно на рис. 6, переуплотненное основание не 
только менее сжимаемо, но и носит иной характер 
деформирования.

Выводы
1. Осадки ФГЗ существенно зависят от исходного НДС массива, истории его формирования, а 
также соотношения ширины и глубины ФГЗ.
2. Учет глубины заложения ФГЗ и истории формирования массива при проектировании зданий и 
сооружений повышенной ответственности могут 
обеспечить значительные экономические результаты за счет сокращения глубины и ширины ФГЗ 
при заданных значениях предельных осадок.

Рис. 6. Кривые осадка – нагрузка для нормально 
уплотненного и переуплотненного основания для 
различной ширины фундамента глубокого заложения 
(нагрузка в долях единиц от 500 кПа)

1. Тер-Мартиросян З.Г. Механика грунтов / З.Г. ТерМартиросян. – М., 2009. – 550 с.
2. Цытович Н.А. Механика грунтов / Н.А. Цытович . – М., 
1963. – 636 с.
3. Руководство пользователя Plaxis 2D / Plaxis bv. – СПб., 
2012. – 745 с.
4. Mindlin R. Force at point in the interior of a semi infinite 
solid / Mindlin R. // Physics. – 1936. – № 7 – pp. 195–202. 

Литература

5. Клейн Г.К. Учет неоднородности, разрывности деформаций и других механических свойств грунта при расчете сооружений на сплошном основании / Г.К. Клейн: 
сб. трудов / МИСИ. – М., 1956. – с. 21–29.
6. Тер-Мартиросян З.Г. Осадки фундаментов глубокого 
заложения в переуплотненных грунтах / З.Г. Тер-Мартиросян, А.З. Тер-Мартиросян, И.Н. Лузин // Естественные и технические науки. – 2014. – № 11–12. – С. 
365–369.

References

1. Ter-Martirosyan Z.G. Mehanika gruntov [Soil mechanics]. 
Moscow, 2009, 550 p.
2. Zitovich N.A. Mehanika gruntov [Soil mechanics]. Moscow, 
1963, 636 p.
3. Leadership users Plaxis 2D / Plaxis bv. – Spb., 2012. – 745 с.
4. Mindlin R. Force at point in the interior of a semi infinite 
solid / Mindlin R. // Physics. 1936. no.7 pp. 195–202. (In 
Russian)

5. Klein G.K. Accounting of heterogeneity, discontinuity 
of strain and other mechanical properties of soil in the 
calculation of structures on a continuous basis. Sb.works. 
Moscow, 1956, P.21–29
6. Ter-Martirosyan Z.G. Precipitation of deep foundations in 
soils is overstocked, 2014, no.11–12, P.365–369 (In Russian)

RIOR
49

Construction and Architecture (2016) Vol. 4. Issue 2 (11): 49–52
При цитировании этой статьи ссылка на DOI обязательна 
DOI 10.12737/ 19408

Строительство и архитектура (2016). Том 4. Выпуск 2 (11). С. 49–52

Результаты экспериментального исследования влияния 
формы контактной поверхности фундамента на 
деформируемость грунтового основания

УДК 624.15

Пронозин Яков Александрович
Тюменский индустриальный университет, доцент кафедры Геотехника, канд. техн. наук, e-mail: rachkov1991@ya.ru;

Наумкина Юлия Владимировна
Тюменский индустриальный университет, доцент кафедры Строительные конструкции, канд. техн. наук, e-mail: rachkov1991@ya.ru;

Рачков Дмитрий Владимирович
Тюменский индустриальный университет, аспирант кафедры Геотехника, г. Тюмень, e-mail: rachkov1991@ya.ru

Статья получена: 12.04.2016. Рассмотрена: 20.04.2016. Одобрена: 10.05.2016. Опубликована онлайн: 29.06.2016. ©РИОР

Аннотация. В статье приводится анализ результатов 
полевого экспериментального исследования влияния формы контактной поверхности фундамента 
на деформируемость грунтового основания. Экспериментальные данные показывают особенности 
формирования НДС грунтового основания, нагруженного по криволинейной выпуклой вверх контактной поверхности. Повышение жесткости основания в рассматриваемом случае обусловлено повышением модуля деформации грунта в активной 
зоне основания за счет дополнительного бокового 
обжатия грунта, связанного с особенностью формы 
контактной поверхности.

Ключевые слова: фундамент, деформируемость 
основания, контактная поверхность, статические 
испытания, модуль деформации.

Экспериментальные исследования взаимодействия 
фундаментов с различной формой контактной 

поверхности с грунтовым основанием показывают, 
что осадки их могут значительно отличаться – до 
40% и более [4, 5, 7, 8, 9]. Для выявления влияния 
формы контактной поверхности фундамента на 
деформируемость основания авторами были проведены исследования деформирования грунтового основания, сложенного слабыми пылеватоглинистыми грунтами и загруженного жесткими 
штампами с выпуклой вверх криволинейной поверхностью.
Программой эксперимента предусматривались 
измерение осадок жестких штампов и фиксация 
перемещений в активной зоне грунта при ступенчатом статическом нагружении.
Экспериментальная площадка располагалась в 
городе Тюмени в границах улиц Федюнинского и 
Червишевский тракт. Рельеф площадки равнинный. 
Геологическое строение в основном представлено 
пылевато-глинистыми грунтами с прослойками 
песка (табл. 1).

EXPERIMENTAL AND THEORETICAL BASES OF 
CALCULATIONS OF THE DEFORMATIONS OF DEEP 
FOUNDATIONS IN OVERCONSOLIDATED SOILS
Pronozin Yakov
Ph. D. in Engineering, Associate Professor of Department ogf 
Geothechnics Tyumen State University, e-mail geofond.tgasu@
gmail.com
Naumkina Julia
Ph. D. in Engineering, Associate Professor of Department ogf 
Geothechnics Tyumen State University, e-mail naujul@rambler.ru
Rachkov Dmitriy
Ph. D. Engineering, student of Department of Geotechics Tyumen 
State University, e-mail rachkov1991@ya.ru

Manuscript received: 12.04.2016. Revised: 20.04.2016. Accepted: 
10.05.2016. Published online: 29.06.2016. ©RIOR 
Abstract. The article presents the analysis of the results of field experimental study of the effect of the contact surface forms of the 
foundation on the deformability of subgrade. Experimental data 
show peculiarities of intensely deformed state of subgrade loaded 
on a curved concave contact surface. Stiffening of the base in this 
case is due to higher modulus of deformation of soil deformation in 
the core base, due to the additional lateral compression of soil, relating to a form of the contact surface.
Keywords: foundation, deformability of the subgrade, contact surface, static tests, modulus of deformation. 

RIOR

Construction and Architecture (2016) Vol. 4. Issue 2 (11): 49–52

Строительство и архитектура (2016). Том 4. Выпуск 2 (11). С. 49–52

Для экспериментальной площадки предельные 
давления для основания и расчетное сопротивление 
грунта определялись по формулам:
• начальное критическое давление на грунт как 
для плоского круглого фундамента по формуле 
К.Е. Егорова и Т.И. Финаевой [3]: 

 ;

• расчетное сопротивление грунта – по формуле СП [5]:

 ;

• предельное критическое давление на грунт по 
формуле [6]:

Для экспериментального исследования были 
выбраны три модели жесткого фундамента:
1. Круглый монолитный жесткий штамп с пологой контактной поверхностью положительной гауссовой кривизны диаметром 1200 мм и стрелой 
подъема l = 120 мм (
 , где f- стрела подъема; 
l – диаметр штампа) (рис.1, а).
2. Круглый монолитный жесткий штамп с контактной поверхностью положительной гауссовой 
кривизны диаметром 1200 мм и стрелой подъема 
l = 150 мм (
) (рис.1, б).
3. Круглый монолитный жесткий штамп с контактной поверхностью положительной гауссовой 
кривизны диаметром 1200 мм и стрелой подъема 
l = 240 мм (
) (рис.1, в).

Контур кривизны описывался квадратным уравнением, очертание задавалось по всей контактной 
поверхности модели фундамента.
Предварительно грунтовый массив был оснащен 
глубинными марками, расположенными в центральной и краевой зоне штампа, для фиксации 
деформаций слоев грунта при нагружении. 

 
а) 
б)

 
в) 
г)

Рис. 1. Геометрические размеры штампов (а, б, в) и 
подготовленная криволинейная грунтовая поверхность (г):
а – штамп №1, 
 ; б – штамп №2, 
 ; в – штамп 
№3, 

Статическоенагружение штампов производилось 
при помощи домкрата с предварительно тарированным манометром в соответствии с ГОСТ 20276-99.
Домкрат устанавливался на распределительную 
систему, передающую нагрузку через распределительные пластины по четырем точкам. Нагрузка 
передавалась ступенями ∆p = 0,025МПа (после VII 
ступени нагружения приращение нагрузки было 
снижено до ∆p = 0,0125МПа) и выдерживалась до 
условной стабилизации грунта, т.е. до момента 
времени, когда осадка штампа не превышала 0,1 мм 
за последние 2 ч измерений (рис.2).

Таблица 1

Значения физико-механических характеристик грунтов экспериментальной площадки

№
ИГЭ
Глубина 
залегания 
слоя, м

Коэффициент 
пористости, д.ед.

Показатель 
текучести 
IL, д.ед.

Удельный 
вес γ, 
кН/м3

Угол внутреннего 
трения φ, 
град. 

Сцепление С, 
кПа

Модуль 
общей 
деформации 
Е, МПа

Наименование 
грунта

от
до
1
0,0
1,0
0,79
<0,0
17,4
17
31
19
Глина твердая

2
1,0
6,0
0,80
0,62
18,5
17
17
8
Суглинок 
мягкопластичный

3
6,0
6,6
0,69
ср.плотн.
19,1
31
2
25
Песок мелкий с 
прослойками 
суглинка

4
6,6
7,4
0,80
0,62
18,5
17
17
8
Суглинок 
мягкопластичный

RIOR
51

Construction and Architecture (2016) Vol. 4. Issue 2 (11): 49–52

Строительство и архитектура (2016). Том 4. Выпуск 2 (11). С. 49–52

По результатам статического испытания штампов 
были получены графики зависимости осадки от 
вертикального нагрузки (рис.3). Как видно из полученных графиков, начальная критическая нагрузка на основание для всех трех штампов равна 0,1МПа, 
что соответствует расчетному значению для круглого плоского штампа диаметром 1200мм, рассчитанному по формуле К.Е. Егорова. 

Рис. 3. График зависимости осадки от нагрузки s = f(P) 
при статическомнагружении штампов

На участке нагружения от 0 до 0,075МПа работа штампов с различной кривизной отличается 
незначительно и имеет линейный характер. С возрастанием давления на штампы более 0,1МПа в 
грунтовом основании возникают зоны предельного состояния и проявляются расхожденияв значениях осадок. Например, при давлении 0,15МПа 
осадка штампа №1 больше осадки штампа №3 на 

20%, что говорит о влиянии кривизны на взаимодействие системы «основание штамп». Исчерпание 
несущей способности грунтов основания имеет 
различные значения, в частностидля штампа №3 
критическое давление на основание на 20% больше, 
чем для штампа №1.
Экспериментальные данные, приведенные выше, 
показывают особенности формирования НДС грунтового основания, нагруженного по криволинейной 
выпуклой вверх контактной поверхности. Интерес 
представляет повышение жесткости основания, что 
позволяет регулировать осадки зданий и сооружений, 
которые являются основными нормируемыми параметрами [6]. Повышение жесткости основания 
обусловлено повышением модуля деформации 
грунта в активной зоне основания за счет дополнительного бокового обжатия грунта, связанного с 
особенностью формы контактной поверхности. 
Согласно исследованиям [1,2], проведенным на 
грунтах в приборах трехосного сжатия, с увеличением бокового давления модуль деформации пылевато-глинистых грунтов практически линейно 
увеличивается. Так, для супеси полутвердой при 
повышении бокового давления в 3 раза со 100 до 
300 кПа – модуль деформации увеличивается до 2,1 
раза, для супеси тугопластичной – до 2,5 раз.
Повышение ресурса несущей способности основания обусловлено, очевидно, также появлением 
дополнительного бокового обжатия горизонтальным 
давлением σx грунта в активной зоне, связанного с 
характером формы контактной поверхности штампов.Это позволяет утверждать, что при нагружении 

 
а) 
б)

Рис. 2. Система для статического нагружнения штампа: а – общий вид; б – система для распределения нагрузки на штамп

RIOR

Construction and Architecture (2016) Vol. 4. Issue 2 (11): 49–52

Строительство и архитектура (2016). Том 4. Выпуск 2 (11). С. 49–52

криволинейно спланированного основания по 
нормали к поверхности происходит стеснение горизонтальных деформаций грунта, затрудняющее 
переход его в предельное состояние, что также 
подтверждается исследованиями в лабораторных 
условиях [4,5].
Таким образом, при расчете осадок фундаментов, 
имеющих в своем составе оболочки, обращенные 
выпуклостью вверх, следует учитывать особенности 

конструктивной формы, создающей благоприятные 
условия для работы грунтового основания в верхней 
части активной зоны, связанные с повышением 
бокового обжатия грунта и увеличением его модуля 
деформации.Для прогноза осадок таких фундаментов следует теоретически обосновывать количественное увеличение модуля деформации в зависимости от кривизны поверхности, вида и состояния 
грунтов активной зоны основания.

Литература

1.
Аимбетов И.К. К определению модуля деформации грунтов методом трехосного сжатия для расчетов НДС основания с использованием программы 
PLAXIS[Текст]/ И.К. Аимбетов// Геотехника. – 2010. – 
№1. – С. 62-67.
2.
Болдырев Г.Г. О влиянии метода определения модуля 
деформации на его значение [Текст] / Г.Г. Болдырев, 
Г.А. Новичков// Геотехника. – 2010. – №3.
3.
Егоров К.Е. Начальная критическая нагрузка на грунт в 
случае круглого фундамента [Текст] / К.Е. Егоров, Т.И. 
Финаева// Основания, фундаменты и механика грунтов. – 1984. – №6. – С. 26-27
4.
Пронозин 
Я.А. 
Экспериментальные 
исследования круглого жесткого штампа на слабом глинистом 
основании[Текст] / Я.А. Пронозин, Ю.В. Зазуля, Р.В. 
Мельников// Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: 
Строительство и архитектура. Вып. 10(29). – Волгоград,2007. 

5.
Пронозин Я.А. Исследование взаимодействия моделей фундаментов-оболочек с грунтовым основанием 
[Текст] / Я.А. Пронозин, Ю.В. Зазуля, Р.В. Мельников// Труды Международной конференции «Геотехнические проблемы XXI века в строительстве зданий и 
сооружений». – Пермь, 2007. 
6.
СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83* [Текст] / 
Минрегион России. – М.: ОАО ЦПП, 2011.
7.
Тер-Мартиросян З.Г. Механика грунтов [Текст] / З.Г. 
Тер-Мартиросян. –М.: Издательство ассоциации строительных вузов, 2005. 
8.
Тетиор А.Н. Фундаменты-оболочки [Текст] / А.Н. Тетиор, А.Г. Литвиненко. – М.: Стройиздат, 1975.
9.
Fareed A. Cylindrical shells on elastic foundation/ A. 
Fareed, R.H. Dawoud// World Congress on Shell and Spatial 
Structures, Madrid, Spain. – 1979. – №3.

References

1.
Aimbetov I.K. The determination of the deformation 
module of soils by triaxial compression for calculation of 
the VAT base using the program PLAXIS. Geotehnika 
[Geotechnics], 2010, no 1, p.62–67 (In Russian)
2.
Boldirev G.G. On the influence of the method of 
determination of the deformation modulus on its value 
Geotehnika [Geotechnics], 2010, no 3 (In Russian)
3.
Egorov K.E. The initial critical load for the soil in the case of 
a circular Foundation. Osnovaniya, fundamenti i mechanica 
gruntov [The bases, foundations and soil mechanics], 1984, 
no 6, p.26-27 (In Russian)
4.
Pronozin Ya.A. Experimental studies of circular rigid 
punch on a weak clay base. Vestnik Volgogradskogo 
gosudarstvennogo 
arhitekturno-stroitelnogo 
universiteta 
[Vestnik Volgograd State University], V.10 (29), Volgograd, 
2007 (In Russian)

5.
Pronozin M.V. The study of the interaction of models of 
foundations-shells with a soil base. Trudy Mezhdunarodnoy 
konferenzii «Geotechnicheskie problemi XXI veka v 
stroitelstve zdaniy i sooruzheniy [Proc. of International 
conf. Geotechnical problems of the XXI century in the 
construction of buildings and structures]. Perm, 2007
6.
SP 22.13330.2011 foundations of buildings and structures. 
The updated edition of SNiP 2.02.01-83* [Text] / Ministry 
of regional development. – M.: OAO tspp Publ., 2011.
7.
Ter-Martirosyan Z.G. Mehanika gruntov [Soil mechanics].
Moscow, Association building universities Publ., 2005
8.
Fareed A. Cylindrical shells on elastic foundation/ A. 
Fareed, R.H. Dawoud// World Congress on Shell and Spatial 
Structures, Madrid, Spain, 1979, no 3 (in Russian)