geologyИзвестия высших учебных заведений. Геология и разведкаProceedings of higher educational establishments. Geology and Exploration0016-77622618-8708Sergo Ordzhonikidze Russian State University for Geological Prospecting10.32454/0016-7762-2024-66-2-69-79geology-1040Research ArticleГИДРОГЕОЛОГИЯ И ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯHYDROGEOLOGY AND ENGINEERING GEOLOGYВлияние давления всасывания глинистых неполностью водонасыщенных грунтов на устойчивость склонаInfluence of suction pressure of clay unsaturated soils on slope stabilityhttps://orcid.org/0000-0003-4629-1969НовгородоваМ. А.NovgorodovaM. A.

Новгородова Маргарита Алексеевна* — преподаватель кафедры инженерной геологии гидрогеологического факультета

23, Миклухо-Маклая ул., г. Москва 117997

тел.: +7 (909)-639-17-27

Margarita A. Novgorodova*  — teacher of Department of Engineering Geology, Faculty of Hydrogeology

23 Mikluho-Maklay str., Moscow 117997

marga_97@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1232-6652ГоробцовД. Н.GorobtsovD. N.

Горобцов Денис Николаевич  — кандидат геолого-минералогических наук, заведующий кафедрой инженерной геологии, гидрогеологическогофакультета

23, Миклухо-Маклая ул., г. Москва 117997

тел.: +7 (925) 664-59-28

Denis N. Gorobtsov — Cand. Sci. (Geol.-Min.), headof Department of Engineering Geology, Faculty ofHydrogeology

23 Mikluho-Maklay str., Moscow 117997

dngorobtsov@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0004-0956-7393УшаковА. С.UshakovA. S.

Ушаков Андрей Сергеевич  — инженер

6, стр. 12, 2-я Институтская ул., г. Москва 109428

 тел.: +7 (962) 985-25-88

Andrey S. Ushakov  — engineer 

6, p. 12, 2nd Institutskaya str., Moscow 109428

u20.andrey@gmail.comРоссийский государственный геологоразведочный университет имени Серго ОрджоникидзеРоссияSergo Ordzhonikidze Russian State University for Geological ProspectingRussian FederationРоссийский государственный геологоразведочный университет имени Серго ОрджоникидзеРоссияSergo Ordzhonikidze Russian State University for Geological ProspectingRussian FederationНаучно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений (НИИОСП) им. Н.М. Герсеванова — структурное подразделение АО «НИЦ “Строительство”»РоссияGersevanov Research Institute of Bases and Underground Structures (NIIOSP), Research Center of Construction JSCRussian Federation2024050820246626979Copyright © Новгородова М.А., Горобцов Д.Н., Ушаков А.С., 20242024Новгородова М.А., Горобцов Д.Н., Ушаков А.С.Novgorodova M.A., Gorobtsov D.N., Ushakov A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.geology-mgri.ru/jour/article/view/1040Введение

Введение. В данной статье рассмотрены основные аспекты влияния давления всасывания на устойчивость склона с примером расчета в программном обеспечении Plaxis. Авторы детально рассматривают особенности поведения ненасыщенного и насыщенного грунта, а также представляют модель описания поведения насыщенного грунта под воздействием этого давления.

Цель

Цель. Советские гидрофизики и почвоведы активно исследовали зависимость между капиллярно-сорбционным (структурным, или матричным [2]) давлением воды в грунте и влажностью. Однако с внедрением в инженерно-геологическую практику расчетов устойчивости склонов зарубежных методик и основанного на них программного обеспечения возникает вопрос — влияет ли давление всасывания глинистых грунтов на устойчивость склона?

Материалы и методы

Материалы и методы. Основным материалом выполненного исследования являются суглинки московского оледенения, а в качестве основы для моделирования выбрана модель Муалема — Ван Генухтена.

Результаты

Результаты. Моделирование показало, что давление всасывания и капиллярность непосредственным образом влияют на коэффициент устойчивости склона (при условии, что остальные параметры моделей идентичны между собой).

Background

Background. The main aspects of the influence of suction pressure on slope stability are considered; an example of calculations in the Plaxis software is presented. Specific features in the behavior of unsaturated and saturated soils are described. A model for describing the behavior of saturated soil under the influence of suction pressure is proposed.

Aim

Aim. Soviet hydrophysic and soil scientists actively explored the relationship between capillary-sorption (structural or matrix) water pressure in the soil and humidity. However, the introduction of foreign methods and software based thereon into the engineering and geological practice of calculating the stability of slopes has raised the question about the influence of suction pressure of clay soils on the stability of slopes.

Materials and methods

Materials and methods. The main research material was loams of the Moscow glaciation. Simulation was carried out based on the Muallem — van Genuchten model.

Results

Results. The simulation results showed that suction pressure and capillarity directly affect the slope stability coefficient, provided that the similarity of other model parameters.

механика неводонасыщенных грунтовхарактеристическая кривая грунт — вода SWCCмодель Муалема — Ван Генухтенарасчет устойчивости склонаunsaturated soil mechanicssoil–water characteristic curve SWCCMuallem — van Genuchten modelslope stability calculationReferencesБахаев А.Н., Машенькин П.А., Сидоров М.Л. Модели насыщенно-ненасыщенной и напорно-безнапорной фильтрации в комплексе программ «НИМФА» // ВАНТ, сер. Математическое моделирование физических процессов. 2019. Вып. 3. С. 73—83.Bakhaev A.N., Mashenkin P.A., Sidorov M.L. Models of saturated-unsaturated and pressure-non-pressure filtration in the NIMFA program complex // VANT, ser. Mathematical modeling of physical processes. 2019. Vol. 3. pp. 73—83.Болдырев Г.Г., Колесников А.С., Новичков Г.А. Интерпретация результатов лабораторных испытаний с целью определения прочностных характеристик грунтов // Инженерные изыскания. 2014. № 5—6. С. 78—85.Boldyrev G.G., Kolesnikov A.S., Novichkov G.A. Interpretation of the results of laboratory tests to determine the strength characteristics of soils // Engineering surveys. 2014. No. 5—6. pp. 78—85.Гольдин А.Л., Нгуен Фыонг Зунг. Построение траектории напряжений для ненасыщенного грунта при консолидированно-недренированных испытаниях в стабилометре // Инженерно-строительный журнал. 2012. № 9. С. 1—8.Goldin A.L., Nguyen Phuong Dung. Construction of a stress trajectory for unsaturated soil during consolidated undrained tests in a stabilometer // Engineering and Construction Journal. 2012. No. 9. P. 1—8.Дугарцыренов А.В. Физико-химическая модель связной породы // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2007. № 8. С. 80—88.Dugartsyrenov A.V. Physico-chemical model of cohesive rock // Mining Information and Analytical Bulletin. 2007. No. 8. P. 80—88.Мади Ахмед Йехиа Али Али. Экспериментальные исследования и моделирование динамики влажности и температуры почвы: автореф. дис. … канд. биол. наук. М., 2018. 25 с.Madi Ahmed Yehia Ali Ali. Experimental studies and modeling of the dynamics of soil moisture and temperature: abstract of thesis. dis. ... cand. biol. sci. M., 2018. 25 p.Новгородова М.А. Определение параметров всасывания ненасыщенных грунтов методом фильтровальной бумаги // Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации: мат-лы 17-й общеросс. науч.-практич. конф. и выставки изыскательских организаций / Под ред. Н.А. Журавлевой и К.С. Висхаджиевой. М.: Геомаркетинг, 2022. С. 39—51.Novgorodova M.A. Determination of suction parameters of unsaturated soils using the filter paper method // Prospects for the development of engineering surveys in construction in the Russian Federation: materials of the 17th All-Russian. scientific-practical conf. and exhibitions of survey organizations / Ed. ON THE. Zhuravleva and K.S. Viskhadzhieva. M.: Geomarketing, 2022. pp. 39—51.Новгородова М.А., Горобцов Д.Н. Экспериментальное определение давления всасывания ненасыщенных глинистых грунтов // VI российское совещание по глинам и глинистым минералам «ГЛИНЫ-2023». СПб.: ИГЕМ РАН, 2023. С. 111—113.Novgorodova M.A., Gorobtsov D.N. Experimental determination of suction pressure of unsaturated clay soils // VI Russian meeting on clays and clay minerals “CLAYS-2023”. SPb.: IGEM RAS, 2023. pp. 111—113.Новгородова М.А., Горобцов Д.Н., Фоменко И.К. Теория ненасыщенных грунтов // Новые идеи в науках о Земле: мат-лы XV междунар. науч.-практич. конф. В 7 тт. М.: РГГУ им. С. Орджоникидзе, 2021. С. 273—276.Novgorodova M.A., Gorobtsov D.N., Fomenko I.K. Theory of unsaturated soils // New ideas in Earth sciences: materials of the XV international. scientific-practical conf. In 7 vols. M.: Russian State University for the Humanities named after. S. Ordzhonikidze, 2021. pp. 273—276.Скоробогатько К.В. Механика грунтов насыщенной и неводонасыщенной области грунта // Специализированные расчетные комплексы MIDAS. 2022. URL: https://midasoft.ru/blog/mekhanikagruntov-nasyshchennoy-i-nevodonasyshchennoyoblasti-grunta/ (дата обращения: 02.03.2024).Skorobogatko K.V. Soil mechanics of saturated and unsaturated soil areas // Specialized calculation systems MIDAS. 2022. URL: https://midasoft.ru/blog/mekhanika-gruntov-nasyshchennoy-i-nevodonasyshchennoy-oblasti-grunta/ (access date: 03/02/2024).Скоробогатько К.В. Моделирование свойств грунта в неводонасыщенной области выше уровня грунтовых вод // Специализированные расчетные комплексы MIDAS. URL: https://midasoft.ru/blog/modelirovanie-svoystv-gruntav-nevodonasyshchennoy-oblasti-vyshe-urovnyagruntovykh-vod/ (дата обращения: 05.03.2024).Skorobogatko K.V. Modeling of soil properties in a nonwater-saturated area above the groundwater level // Specialized calculation systems MIDAS. URL: https://midasoft.ru/blog/modelirovanie-svoystv-grunta-vnevodonasyshchennoy-oblasti-vyshe-urovnya-gruntovykh-vod/ (access date: 03/05/2024).Скоробогатько К.В. Влияние свойств грунта в неводонасыщенной области на результаты расчетов // Специализированные расчетные комплексы MIDAS. URL: https://midasoft.ru/blog/vliyanie-svoystvgrunta-v-nevodonasyshchennoy-oblasti-na-rezultaty-raschetov/ (дата обращения: 04.03.2024).Skorobogatko K.V. Influence of soil properties in a non-water-saturated area on the calculation results // Specialized calculation systems MIDAS. URL: https://midasoft.ru/blog/vliyanie-svoystv-grunta-v-nevodonasyshchennoy-oblasti-na-rezultaty-raschetov/ (access date: 03/04/2024).ASTM D5298-03. Standard Test Method for Measurement of Soil Potential (Suction) Using Filter Paper. Pages: 6. https://doi.org/10.1520/D5298-03ASTM D5298-03. Standard Test Method for Measurement of Soil Potential (Suction) Using Filter Paper. Pages: 6. https://doi.org/10.1520/D5298-03ASTM D5298-2016. Standard Test Method for Measurement of Soil Potential (Suction) Using Filter Paper. Pages: 6. https://doi.org/10.1520/D5298-16ASTM D5298-2016. Standard Test Method for Measurement of Soil Potential (Suction) Using Filter Paper. Pages: 6. https://doi.org/10.1520/D5298-16Fondjo A.A., Elizabeth Theron, Richard P. Ray. Assessment of Various Methods to Measure the Soil Suction // International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering (IJITEE) ISSN: 2278-3075 (Online). Vol. 9 Iss. 12, October 2020. https://doi.org/10.35940/ijitee.L7958.1091220/Fondjo A.A., Elizabeth Theron, Richard P. Ray. Assessment of Various Methods to Measure the Soil Suction // International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering (IJITEE) ISSN: 2278-3075 (Online). Vol. 9 Iss. 12, October 2020. https://doi.org/10.35940/ijitee.L7958.1091220/Fredlund D.G., Wong D.K. Calibration of thermal conductivity sensors for measuring soil suction // Geotechnical Testing Journal. 1989. No. 12(3). Р. 188—194. https://doi.org/10.1520/GTJ10967JFredlund D.G., Wong D.K. Calibration of thermal conductivity sensors for measuring soil suction // Geotechnical Testing Journal. 1989. No. 12(3). P. 188—194. https://doi.org/10.1520/GTJ10967JFredlund D.G., Rahardjo H., Fredlund M.D. Unsaturated soil mechanics in engineering practice. Wiley & Sons, Hoboken, NJ, USA. 2012. 944 p.Fredlund D.G., Rahardjo H., Fredlund M.D. Unsaturated soil mechanics in engineering practice. Wiley & Sons, Hoboken, NJ, USA. 2012. 944 p.Leong E.C., He L., Rahardjo H. Factors affecting the filter paper method for total and matric suction measurements // Geotechnical Testing Journal. 2002. No. 25(3). P. 322—333. https://doi.org/36.1520/GTJ11094JLeong E.C., He L., Rahardjo H. Factors affecting the filter paper method for total and matrix suction measurements // Geotechnical Testing Journal. 2002. No. 25(3). P. 322—333. https://doi.org/36.1520/GTJ11094JLu N., Likos W.J. Unsaturated soil mechanics. 2004. Wiley. 584 р. ISBN: 978-0-471-44731-3 19. Meilani I., Rahardjo H., Leong E.C.,Fredlund D.G. Mini suction probe for matric suction measurements / Canadian Geotechnical Journal. № 39(6). 2002. Р. 1427—1432. https://doi.org/10.1139/t02-101Lu N., Likos W.J. Unsaturated soil mechanics. 2004. Wiley. 584 rub. ISBN: 978-0-471-44731-3Swarbrick, G.E. Measurement of soil suction using the filter paper method // Conference: Shallow Foundation and Soil Properties Committee Sessions at ASCE Civil Engineering Conference 2001. P. 241— 263. https://doi.org/10.1061/40592(270)14Meilani I., Rahardjo H., Leong E.C., Fredlund D.G. Mini suction probe for matric suction measurements / Canadian Geotechnical Journal. No. 39(6). 2002. P. 1427—1432. https://doi.org/10.1139/t02-101Swarbrick, G.E. Measurement of soil suction using the filter paper method // Conference: Shallow Foundation and Soil Properties Committee Sessions at ASCE Civil Engineering Conference 2001. P. 241— 263. https://doi.org/10.1061/40592(270)14Swarbrick, G.E. Measurement of soil suction using the filter paper method // Conference: Shallow Foundation and Soil Properties Committee Sessions at ASCE Civil Engineering Conference 2001. P. 241— 263. https://doi.org/10.1061/40592(270)14

The authors declare that there are no conflicts of interest present.