Причины задержки в прошлом научной разработки проблемы фундаментостроения

В сравнении с инженером, ведущим работы по возведению самого сооружения, инженер-фундаментостроитель был и пока остается в значительно менее благоприятном положении.

Анализ вопроса о распределении напряжений в грунтовой толще является сложной проблемой, таящей в себе очень много неопределенностей и требующей от инженера основательного знания, специальных разделов высшей математики, а также теории упругости и пластичности. Для решения новых проблем, возникающих в этой области, часто приходится прибегать к помощи специалистов этого профиля. Их решения, полученные для идеализированных условий, затем критически оцениваются инженером, с тем чтобы приблизить их, насколько это возможно, к реальным и обычно намного более сложным полевым условиям. Этот путь упрощения задачи в ее теоретической постановке зачастую снижает точность математически строгого решения, для того чтобы достичь упрощенной оценки. При этом очень часто оказывается невозможным прямое использование строгого решения, хотя оно и в этом случае обычно сохраняет свое значение, указывая вероятные предельные условия.

Основная трудность заключается здесь в том, что свойства грунтов по сравнению с другими строительными материалами гораздо более сложны. Большинство грунтов представляет собой трехфазные системы: в их состав входят твердое вещество, вода и воздух. Поведение грунтов под нагрузкой сильно зависит от их плотности и относительного содержания воды и воздуха, заполняющих их поры. Свойства грунтов могут изменяться во времени и в некоторой степени зависят от ряда других факторов. Элемент времени в этих условиях становится весьма важным при изучении зависимости между напряжениями и деформацией грунтов.

Другие факторы, которые имеют относительно малое значение при изучении этих зависимостей применительно к другим строительным материалам, такие, например, как способ и интенсивность приложения нагрузок во времени, могут приобрести решающее значение при рассмотрении поведения некоторых грунтов. Изменение влажности большинства грунтов может существенно влиять на их многие важные инженерные свойства. Эти свойства могут находиться также в значительной зависимости от вибрации и изменения условий боковой деформации грунта. Все перечисленные обстоятельства справедливы как для естественной ненарушенной толщи грунтов, несущей фундаменты, так и для искусственно подобранных и уплотненных масс грунта, используемых в качестве материала при возведении земляных сооружений, подобных плотинам и насыпям.

Трудности оценки грунтов как основания сооружений в условиях их естественного ненарушенного залегания еще более увеличиваются из-за часто наблюдаемой их неоднородности в связи с изменением условий их формирования. Поэтому далеко не всегда возможно при оценке свойств грунтов действовать тем же способом, который часто используется при оценке других строительных материалов, и получить надежные средние показатели инженерных свойств грунтов в мощной их толще на основании испытаний лишь нескольких образцов. Кроме того, крайне трудно отобрать для испытания с большой глубины из естественной толщи грунтов маленькие образцы без изменения их свойств. При этих обстоятельствах не удивительно, что научная разработка проблем фундаментостроения намного отстала от развития самого строительства.