Экспериментальные исследования НДС грунта основания при инъецировании цементно-песчаного раствора в режиме гидроразрыва

   Актуальность исследования обусловлена необходимостью повышения эффективности и качества процесса инъецирования цементно-песчаного раствора при укреплении грунтов основания.

   Применение обратного клапана и пережимного устройства позволяет достичь более равномерного и стабильного заполнения пустот, полостей в грунте. Результаты настоящих исследований направлены на совершенствование метода инъецирования цементно-песчаного раствора грунтов оснований в режиме гидроразрыва. Современные условия строительства, реконструкции объектов предъявляют повышенные требования к технологиям укрепления грунтов основания, особенно в слабых грунтах, где существующие методы инъецирования показывают недостаточную эффективность. Проведение геотехнического мониторинга с использованием расчетных программных комплексов позволило оценить изменение напряженно-деформированного состояния (НДС) грунта основания при инъецировании. Примененный подход позволил не только повысить эффективность процесса инъецирования, но и обеспечить более точное прогнозирование поведения грунта после укрепления, что особенно важно при проектировании и эксплуатации зданий и сооружений.

   Целью работы является совершенствование и промышленная апробация метода инъецирования цементно-песчаного раствора при укреплении грунтов основания, включающего применение в технологическом оборудовании обратного клапана и пережимного
устройства.

   Результаты исследования показали значительное изменение напряженно-деформированного состояния грунтов основания после укрепления. Расчетные и фактические деформации основания фундаментов уменьшились до 12 раз, а напряжения в массиве грунта увеличились с 450 до 850 кН/м². Характер изменения давления нагнетания раствора во времени подтвердил его зависимость от физико-механических характеристик и свойств грунтов основания, что позволило более точно регулировать процесс инъецирования. Ползучесть грунтов влияет на изменение НДС грунтов основания во время закачки укрепляющих растворов и требует особого внимания при производстве работ по укреплению оснований зданий и сооружений.

   Важно отметить, что релаксация напряжений после закачки укрепляющих растворов зависит только от создаваемого давления и физико-механических свойств грунтов и принимает вид V = const.

1. Prokopov, A., Prokopova, M., Rubtsova, Y. The experience of strengthening subsidence of the soil under the existing building in the city of Rostov-on-Don // MATEC Web of Conferences. 2017. V. 106. 2001. Art. 02001. DOI: 10.1051/matecconf/201710602001

2. Синица, И.В., Ермолович, Е.А., Яцыняк, С.Д. Прогноз влияния очистных работ на напряженно-деформированное состояние массива в районе воздухоподающего ствола // Известия ТулГУ. Науки о Земле. 2023. № 2. С. 418–431.

3. Кулибаба, С.Б., Федоров, Е.В. Перераспределение максимальных вертикальных деформаций горного массива в процессе его подработки // Известия ТулГУ. Науки о Земле. 2022. № 1. С. 303–316. EDN: XJNDXG

4. Rachkov, D., Volosyuk, D., Pronozin, Y., Bartolomej, L. Experience of strengthening the soil base with parallel lifting of the foundation structure // E3S Web of Conferences. 2022. № 371. Art. 02011. DOI: 10.1051/e3sconf/202337102011

5. Збицкая, В.В., Псюк, В.В. Обоснование применения буроинъекционной технологии при упрочнении грунтов оснований эксплуатируемых строительных объектов // Сборник научных трудов ДонГТИ. 2022. № 28 (71). С. 113–118. EDN: XNSPCZ

6. Харченко, А.И., Хозин, В.Г., Харченко, И.Я., Пискунов, А.А. Применение геополимерных вяжущих для уплотнения и упрочнения грунтов в геотехническом строительстве // Эксперт: теория и практика. 2023. № 4 (23). С. 133–139. DOI: 10.51608/26867818_2023_4_133. EDN: DGUYDO

7. Шакиров, И.Ф., Вилкова, А.О. Исследование грунтов, укрепленных инъекцией тонкодисперсных цементов // Chronos: естественные и технические науки. 2020. № 5 (33). С. 15–17. EDN: PBVPMD

8. Wintercorn, H.F., Pamukcu, S. Soil Stabilization and Grouting // Foundation Engineering Handbook (2nd edn). New-York : Van Nostrend Reindhold, 1991. P. 317–378.

9. Bartolomey, L.A., Bogomolova, O.A., Geydt, V.D., Heydt, A.V. Computer simulation of the limiting state of the base of the slab foundation, taking into account the rigidity of the above-foundation structure // Construction and Geotechnics. 2023. № 3 (14). P. 92–106. DOI: 10.15593/2224-9826/2023.3.09

10. Prokopov, A., Prokopova, M., Rubtsova, Ya. The experience of strengthening subsidence of the soil under the existing building in the city of Rostov-on-Don // MATEC Web of Conferences. 2017. № 106. Art. 02001. DOI: 10.1051/matecconf/201710602001

11. Koloshina, G., Prokopova, M., Tkacheva, K. Mathematical modeling of the stress-strain state of a soil during the construction of the underground part of unique buildings // Engineering and Digital Education. 2022. № 2647. Art. 60025. DOI: 10.1063/5.0104214. EDN: PAZJLV

12. Власов, М.А., Герасимов, О.В., Простов, С.М. Корректировка неравномерной осадки фундамента шахтной вентиляционной установки // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2025. № 4 (170). С. 5–17. DOI: 10.26730/1999-4125-2025-4-5-17

13. Власов, М.А., Герасимов, О.В., Простов, С.М. Предотвращение опасных деформаций грунтового основания сооружения вентиляционной установки на основе объемной геомеханической модели // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2025. № 4 (170). С. 18–31. DOI: 10.26730/1999-4125-2025-4-18-31

14. Tsvetkov, A.B., Pavlova, L.D., Fryanov, V.N. Numerical simulation of geomechanical state of coal massif in the vicinity of underground workings in the superimposed seams // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2017. V. 84. № 1. Art. 012005. DOI: 10.1088/1755-1315/84/1/012005

15. Друзь, Р.А., Корытов, А.С., Протасова, А.В., Жгилев, А.П. Анализ результатов геомеханического моделирования сдвижения поверхности угольного разреза // Известия ТулГУ. Науки о земле. 2023. № 3. С. 415–425. EDN: FDHITQ

16. Власов, М.А., Никулин, Н.Ю., Герасимов, О.В., Петухов, А.А. Влияние ползучести грунта при укреплении оснований фундаментов зданий и сооружений на примере опытной площадки в городе Томске // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2026. № 28 (1). С. 192–206. doi: 10.31675/1607-1859-2026-28-1-192-206