Строительство и архитектура, 2014, том 2, №3 (4) Декабрь

S. Evtushenko (Novocherkassk)

O. Popova (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 2014, 
volume 2 (4 issues) 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, 2014.

CONSTRUCTION
AND ARCHITECTURE

SCIENCE

RIOR

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

Volume 2
Issue 3 (4)
December 2014

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)

Попова Ольга Валерьевна
(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 2014 г. запланирован выход тома 2 (4 выпуска). 
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.
Письма и материалы для публикации высылайте по адресу: 127282, Россия, 
Москва, ул. Полярная, д. 31В (ИЦ РИОР) или на e-mail  book@rior.ru.
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 и 2014 гг.
© ООО «Издательский Центр РИОР», 2014.

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

СТРОИТЕЛЬСТВО
И  АРХИТЕКТУРА

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

Том 2
Выпуск 3 (4)
Декабрь 2014

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 (2014) Vol. 2. Issue 3 (4)

RIOR
Строительство и архитектура (2014). Том 2. Выпуск 3 (4)

VII ОТ РЕДАКТОРА

ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ,
ПОДЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

110 История развития экспериментальнотеоретических исследований 
в Новочеркасской школе механики 
грунтов и фундаментостроения
Дыба В.П., Скибин Г.М.,
Галашев Ю.В.

120 Изучение методов определения 
пластичности грунтов на примере метода 
раскатывания и прессования
Бурцев А.А., Масловская Е.Г.,
Персиянова М.В.

ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО

124 Обоснование параметров прорана 
в низконапорных грунтовых плотинах 
малых водохранилищ
Волосухин Я.В.

128 Применение метода фотометрии 
при выполнении экспериментальных 
исследований грунтоармированной 
конструкции
Приходько А.П., Кашарина Т.П.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СТРОИТЕЛЬСТВО
ДОРОГ, МЕТРОПОЛИТЕНОВ,
АЭРОДРОМОВ, МОСТОВ
И ТРАНСПОРТНЫХ ТОННЕЛЕЙ

133 К расчету грунтоцементного ограждения 
котлована металлических конструкций 
при строительстве метрополитена
Дыба В.П., Орлова Ю.А.

VII EDITORIAL

BASES, UNDERGROUND
CONSTRUCTIONS

110 The history of the development 
of experimental and theoretical research 
in Novocherkassk school of soil mechanics 
and foundation engineering
Vladimir Dyba, Gennady Skibin, 
Yuri Galashev

120 Benchmarking study of soil plasticity 
on the example of the method of rolling 
and pressing
Alexey Burtsev, Elena Maslovskaya,
Maria Persiyanova

HYDROTECHNICAL CONSTRUCTION

124  Justification of parameters of break 
in low pressure soil dams of small 
reservoirs
Yakov Volosuhin

128 Application of the photometry 
method in experimental research 
of the soil reinforced 
designs 
Prikhodko Artem, Tatiana Kasharina

DESIGN AND CONSTRUCTION
OF ROADS, SUBWAYS,
AIRFIELDS, BRIDGES
AND TRANSPORT TUNNELS

133 Computation of soil-cement collision wall 
of metal structures pit in the construction 
of subway
Vladimir Dyba, Yulia Orlova 

СОДЕРЖАНИЕ
CONTENTS

V

Construction and Architecture (2014) Vol. 2. Issue 3 (4)

RIOR
Строительство и архитектура (2014). Том 2. Выпуск 3 (4)

СЕЙСМОСТОЙКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО

137 Сейсмостойкость низконапорных 
грунтовых плотин
Волосухин В.А., Дыба В.П.

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ 
ПРОЕКТИРОВАНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

139 Расчет столбчатого фундамента торговоделового комплекса в г. Ростове-на-Дону 
с применением нового программного 
средства
Осипова О.Н., Губеладзе И.О.

142 Учет глубины сжимаемой толщи 
основания в программном комплексе 
DCM
Савин А.П.

МОНИТОРИНГ И ОБСЛЕДОВАНИЕ ЗДАНИЙ
И СООРУЖЕНИЙ

144 Определение влияния разрушения 
элементов фундаментов на общее 
техническое состояние объектов ЖКХ
Субботин А.И., Шутова М.Н.,
Болдарев С.В.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 
В СТРОИТЕЛЬНОЙ ОТРАСЛИ

147 Автоматизация расчета 
механических свойств грунтов 
в компрессионных испытаниях
Осипова О.Н., 
Аль Лами Мусааб Сабах Абед

На последних страницах журнала 
можно найти:

• информацию для авторов;

• информацию о всех журналах
ИЦ РИОР;

• условия подписки

EARTHQUAKE ENGINEERING

137 Seismic stability of the low pressure 
soil dams
Victor Volosuhin, Vladimir Dyba

DESIGN AUTOMATION SYSTEMS 
IN CONSTRUCTION

139 Calculation of trade and business 
center pier foundation in 
Rostov-on-Don using new 
software tool 
Oksana Osipova, Ivan Gubeladze

142 The depth of compressible skinny 
base consideration in the software 
package
Artem Savin

MONITORING AND INSPECTION
OF BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS

144 Determine the effect of destruction 
of elements of the base on general 
technical condition of housing facilities
Anatolii Subbotin, Marina Shutova, 
Sergey Boldarev

INFORMATION TECHNOLOGIES 
IN THE CONSTRUCTION INDUSTRY

147 Automation of mechanical properties 
of soilscalculation in the compression 
tests
Oksana Osipova, 
Al  Lami Musaab Sabakh Abed

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

VI

RIOR
109
Строительство и архитектура (2014). Том 2. Выпуск 3 (4)

Construction and Architecture (2014) Vol. 2. Issue 3 (4)

От редактора

Уважаемые читатели и авторы!

В нескольких последующих номерах журнала 
будут представлены статьи, подготовленные к 
международной научно-технической конференции «Механика грунтов в геотехнике и 
фундаментостроении», которая проводится в 
г. Новочеркасске на базе кафедры «Промышленное и гражданское строительство, геотехника и фундаментостроение» ФГБОУ ВПО 
«Южно-Российский государственный политехнический университет (Новочеркасский 
политехнический институт) имени М.И. Платова». Конференция проходит под эгидой Российской академии архитектуры и строительных наук, Российской академии наук, Российского общества по механике грунтов, геотехнике 
и фундаментостроению.
В оргкомитете мероприятия — ученые Германии, Азербайджана, Казахстана, Южной 
Кореи, Тайваня, а также представители ведущих научно-исследовательских институтов, 
университетов и производственных фирм, работающих в области фундаментостроения и геотехники, различных субъектов Российской 
Федерации. 
Помимо пленарных докладов работа будет 
проводиться в рамках четырех секций: 

— «Проблемы расчета фундаментов на 
грунтовых основаниях при сейсмических и динамических нагрузках»;
— «Экспериментальные исследования работы грунтовых оснований»;
— «Механика армированных грунтов»;
— «Механика грунтов в решении геотехнических задач».
На конференции будут рассмотрены следующие проблемы:
— расчет фундаментов на грунтовом основании по несущей способности с помощью 
современных программных комплексов Plaxis, 
Ansys, SCAD и др.; 
— несоответствие результатов теоретических и экспериментальных исследований по 
определению напряжений и деформаций в 
грунтах;
— расчет по предельным состояниям грунтовых оснований, армированных геосинтетикой.

В этом номере публикуется статья об истории развития научной школы механики грунтов ЮРГПУ (НПИ), основанной профессором 
Ю.Н. Мурзенко.

Главный редактор
д-р техн. наук, профессор 
Сергей Иванович Евтушенко

RIOR

Construction and Architecture (2014) Vol. 2. Issue 3 (4): 110–119 
DOI 10.12737/ 10855

Строительство и архитектура (2014). Том 2. Выпуск 3 (4). С. 110–119

При цитировании этой статьи ссылка на DOI обязательна

История развития экспериментально-теоретических 
исследований в Новочеркасской школе механики грунтов 
и фундаментостроения

УДК 69.007-05

Дыба Владимир Петрович
д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры «Промышленное и гражданское строительство, геотехника и фундаментостроение» Южно-Российского государственного политехнического университета им. М.И. Платова (Новочеркасск, Российская 
Федерация); e-mail: dyba1948@mail.ru;

Скибин Геннадий Михайлович
д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой «Промышленное и гражданское строительство, геотехника и фундаментостроение» Южно-Российского государственного политехнического университета им. М.И. Платова (Новочеркасск, Российская Федерация); e-mail: SkibinGM@mail.ru;

Галашев Юрий Викторович
канд. техн. наук, доцент, профессор кафедры «Промышленное и гражданское строительство, геотехника и фундаментостроение» Южно-Российского государственного политехнического университета им. М.И. Платова (Новочеркасск, Российская 
Федерация); e-mail: galra6mp@mail.ru

Статья получена: 22.10.2014. Рассмотрена: 24.10.2014. Одобрена: 31.10.2014. Опубликована онлайн: 31.12.2014

Аннотация. Обсуждаются результаты лотковых 
экспериментальных исследований Новочеркасской научной школы механики грунтов и 
фундаментостроения.

Ключевые слова: лотковые испытания, экспериментальное моделирование, деформации, 
перемещение, штамп, песчаное основание.

В 2015 году в г. Новочеркасске на базе кафедры «Промышленное и гражданское строительство, геотехника и фундаментостроение» 
ФГБОУ ВПО «Южно-Российский государст
венный политехнический университет (Новочеркасский политехнический институт) им. 
М.И. Платова состоится Международная научно-техническая конференция «Механика 
грунтов в геотехнике и фундаментостроении». 
С 1964 г. на кафедре проводятся экспериментальные исследования на моделях фундаментов в лотках машины МФ-1, построенной 
основателем научной школы профессором 
Ю.Н. Мурзенко. Далее детально рассматриваются отдельные аспекты проведенных исследований.

THE HISTORY OF THE DEVELOPMENT OF 
EXPERIMENTAL AND THEORETICAL RESEARCH IN 
NOVOCHERKASSK SCHOOL OF SOIL MECHANICS AND 
FOUNDATION ENGINEERING
Vladimir Dyba
Doctor of Engineering, Professor, Professor of Industrial and Civil Engineering, Geotechnics and Foundation Engineering Department, Platov South-Russian State Polytechnic University (Novocherkassk, Russian Federation); e-mail: dyba1948@mail.ru;
Gennady Skibin
Doctor of Engineering, Professor, Head of Industrial and Civil Engineering, Geotechnics and Foundation Engineering Department, 
Platov South-Russian State Polytechnic University (Novocherkassk, Russian Federation); e-mail: SkibinGM@mail.ru;

Yuri Galashev
Ph.D. in Engineering, Associate Professor, Professor of Industrial 
and Civil engineering, geotechnics and foundation engineering 
Department, Platov South-Russian State Polytechnic University 
(Novocherkassk); e-mail: galra6mp@mail.ru
Manuscript received: 22.10.2014. Revised: 24.10.2014. Accepted: 
31.10.2014. Published online: 31.12.2014.
Abstract. The article discusses the results of trough experimental 
studies Novocherkassk scientific school of soil mechanics and 
foundation engineering.
Keywords: plate load test, experimental modeling, deformations, 
displacement, stamp, the sandy basis.

RIOR
111

Construction and Architecture (2014) Vol. 2. Issue 3 (4): 110–119

Строительство и архитектура (2014). Том 2. Выпуск 3 (4). С. 110–119

1. Место лотковых испытаний
Натурные испытания строительных объектов 
дорогостоящие, поэтому они единичные и не 
используются для поиска интересующих проектировщиков свойств сооружений или конструкций сооружений.
Представляется, что основной путь современных исследований — «от малого к большому». Другими словами, предусматривается исследование малого образца материала, например, образца грунта, получение на основании 
этих исследований так называемых физических уравнений с последующим переходом к 
решению конкретных краевых задач для замкнутой системы уравнений. Заметим, систему уравнений, выражающих основные механические законы, и замыкают физические 
уравнения. Затруднения на этом пути не заключаются только в математических проблемах. Поведение образца материала в приборе 
не исчерпывает все возможные его состояния, 
и переход к физическим уравнениям требует 
принятия ряда гипотез.
Промежуточными между натурными испытаниями и испытаниями образцов материала 

являются лотковые испытания (рис. 1), которые лишены ряда недостатков первых двух направлений, но обладают своими недостатками. Проблемы лотковых экспериментов как модельных экспериментов связаны с вопросом 
переноса результатов опытов на натуру. 
Экспериментальные лотковые исследования в 
Новочеркасской школе механики грунтов и фундаментостроения проводили Ю.Н. Мурзенко [1], 
З.Я. Тарикулиев, Г.М. Борликов, К.К. Куликов, 
Э.В. Аринина, В.В. Ревенко, Ю.В. Галашев, 
В.П. Дыба, С.И. Политов, В.В. Шматков, 
А.Ю. Мурзенко, С.И. Евтушенко, А.И. Субботин, 
Г.М. Скибин, Д.Н. Архипов, С.А. Павлющик, 
П.В. Дыба, М.Г. Скибин и другие специалисты.

2. Проблемы измерения напряжений 
и деформаций
Тензометрические датчики напряжений (месдозы) и датчики деформаций (деформометры) 
изменяют напряженно-деформированное состояние в некоторой близкой к ним области, 
т.е. являются концентраторами. Эти изменения 
и фиксируются регистрирующей аппаратурой. 
Здесь мы сталкиваемся с проявлением общего 

Рис. 1. В лаборатории лотковых испытаний

RIOR

Construction and Architecture (2014) Vol. 2. Issue 3 (4): 110–119

Строительство и архитектура (2014). Том 2. Выпуск 3 (4). С. 110–119

ций и правильного определения базы прибора 
было изготовлено тарировочное устройство, 
задающее в некотором цилиндрическом объеме грунта однородное поле деформаций.

физического принципа, который свидетельствует о том, что процесс измерения некоторой 
величины изменяет эту величину.
Для уменьшения рассматриваемой неустранимой погрешности измерения проводились 
как конструктивные мероприятия, снижающие концентрации, так и тарировочные мероприятия, учитывающие поправки.
Месдозы выполнялись заданной жесткости 
в направлении измерений, края месдоз изготавливались более гибкими. Тарировочные 
графики получались по сигналам датчиков, 
помещенных в тарировочный бак, в котором 
создавалось заданное однородное поле напряжений (рис. 2).

Рис. 2. Конструкция и тарировка месдоз:
а — месдоза:
1 — корпус; 2 — верхняя крышка; 3 — тензодатчик фольговый кольцевой; 4 — нижняя крышка; 5 и 6 — эпоксидная смола; 7 — провода (3 шт.); 8 — вставка из жести для 
защиты проводов от переламывания в заделке корпуса 
месдозы; 9 — кольцевая вставка из пористой резины; 
10 — вставка с номером месдозы;
б — тарировочное устройство:
1 — металлический цилиндрический корпус с резиновой 
оболочкой и манометром (4); 2 — крышка с резиновой 
оболочкой и манометром (3); 5 — корпус насоса с поршнем (6); 7 — цилиндр с водой; 8 — вентиль; 9 — гири; 
10 — тарируемые месдозы на контакте с нагрузкой; 
11 — тарируемые месдозы в массиве песка (12)

Рис. 3. Деформометры:
а — линейный:
1 — корпус, полая пластина-цилиндр с тензобалочкой (6); 
2 — шток; 3 — жесткая пластина; 4 — гайка; 5 — жесткая 
балочка; 6 — тензобалочка с тензорезисторами (7); 
8 — провода к цифровому тензометическому мосту 
(ЦТМ); 9 — крышка; В — база линейного деформометра;
б — трехкомпонентный:
А — линейный деформометр по оси х; Б — линейный 
деформометр по оси у;
1 — шток; 2 — две взаимноперпедикулярные гибкие балочки с тензорезисторами (4); 
3 — база; 5 — балочка линейного дефомометра по оси х с 
тензорезисторами (6)

3. Контактные давления
Основное назначение фундаментов мелкого 
заложения состоит в распределении сосредоточенных сил от колонн и стен на грунтовое 
основание. В Еврокоде—7 такие фундаменты 
и названы «распределяющими».
Строительные нормы и правила для расчетов прочности центрально нагруженных фундаментов, устойчивости и осадок оснований 
рекомендовали использовать равномерно распределенные контактные давления. Однако 
вопрос о силовом взаимодействии фундамента 
и грунтового основания оставался важен и мог 
быть решен экспериментально.
В результате многочисленных лотковых 
экспериментов со штампами (рис. 4 и 5), гибкими металлическими и железобетонными 
моделями фундаментов установлено, что эпюра контактных давлений при начальных нагрузках криволинейна, по оси нагрузки принимает минимальное значение, увеличиваясь 
к краям подошвы фундамента. Эпюры на 
этом этапе похожи на соответствующие эпю
Устройство деформометров предполагало 
максимально возможное количество песка 
между граничными дисками (рис. 3). Деформометры укладывались в момент начала формирования песчаного основания нужной 
плотности, оставаясь подключенными к регистрирующей аппаратуре. Для учета концентра
а

б

RIOR
113

Construction and Architecture (2014) Vol. 2. Issue 3 (4): 110–119

Строительство и архитектура (2014). Том 2. Выпуск 3 (4). С. 110–119

ры контактных давлений из упругих решений, 
например, из решений Садовского или Абрамова для ленточных штампов на линейноупругом основании (конечно, экспериментальная эпюра — без бесконечных значений 
на краях фундамента). При дальнейшем росте 
нагрузки на фундамент эпюра контактных напряжений трансформируется, давления по 
оси нагрузки растут, а давления под краями 
фундамента падают, эпюра приобретает почти 
параболическую форму, выпуклостью вниз. 
Известные из научной литературы споры о 
форме эпюры контактных давлений могут 
быть разрешены указанием на различные отношения нагрузки, при которой регистрируются давления, к предельной нагрузке на 
основание.

Впервые полученная в Новочеркасской научной школе закономерность падения краевых давлений под подошвой фундамента с ростом нагрузки на фундамент приводит к важным выводам. Из этой закономерности 
следует, что в основании появляются зоны 
разгрузки. А из указанной закономерности и 
из трансформации эпюры контактных давлений следует, что в точках основания траектории нагружения существенно криволинейные. Отсюда ясно, что целый ряд моделей 
грунтовой среды не может адекватно отразить 
взаимодействие фундамента с грунтовым 
основанием при возрастании нагрузки до предельной. К ним относятся линейно-упругая 
модель, нелинейно-упругая модель, модели 
деформационных теорий пластичности. В линейно-упругих решениях форма контактных 
давлений с ростом нагрузки не меняется, что 
противоречит эксперименту. Модели деформационных теорий пластичности адекватны 
при прямолинейных траекториях нагружения, 
хотя приближенно применяются при траекториях нагружения малой кривизны.
Основная трудность моделирования поведения грунтовой среды — нарушение соосности тензоров напряжения и деформации при 
сложном нагружении.

4. Глубина сжимаемой толщи
Метод послойного суммирования для определения осадки основания учитывает основные 
факторы, влияющие на деформирование 
оснований: напластование грунтов, модули деформаций грунтов, объемный вес грунтов, наличие или отсутствие грунтовых вод и т. д. Эта 
инженерная расчетная схема обобщается рядом авторов до «линейно-деформируемой модели» грунтового основания.
Метод от одного нормативного документа к 
другому уточняется и видоизменяется. В Новочеркасской научной школе фундаментостроения также разработаны предложения по 
модернизации метода послойного суммирования, заключающиеся в учете структурной 
прочности грунта с целью приближения расчетных осадок к наблюдаемым осадкам. 
Неотъемлемым элементом метода послойного суммирования является понятие глубины сжимаемой толщи. Необходимость этого 

Рис. 4. Изменение формы контактных давлений с ростом 
нагрузки 

Рис. 5. Падение контактных давлений под краем штампа 
с ростом нагрузки 

RIOR

Construction and Architecture (2014) Vol. 2. Issue 3 (4): 110–119

Строительство и архитектура (2014). Том 2. Выпуск 3 (4). С. 110–119

понятия вытекает хотя бы из того факта, что 
осадка основания в линейно-упругом решении для полосовой нагрузки бесконечно 
большая.
Были проведены экспериментальные исследования в лотке по исследованию глубины 
сжимаемой толщи. По оси нагрузки измерялись деформации [6]. Осадка круглого штампа с высокой точностью совпадала с площадью эпюры вертикальных деформаций, что 
свидетельствовало о малых погрешностях в 
измерении деформаций. Строились экспериментальные графики толщин слоев, которые 
давали 70, 80, 90 и 95% полной осадки в зависимости от величины нагрузки на фундамент. 
Примерно до 0,3 от предельной нагрузки толщины слоев росли практически пропорционально нагрузке. При дальнейших нагрузках 
рост прекращался, толщина слоя в два диаметра штампа давала 80% полной осадки, а толщина слоя в три диаметра штампа — 95% полной осадки.

более для грунтов, обладающих структурной 
прочности, могут не подойти. Представляется, что для таких грунтовых оснований глубина сжимаемой толщи окажется меньше. Косвенным основанием для такой гипотезы является тот факт, что в обобщенном решении 
Прандтля для жесткопластической среды глубина проникновения пластических зон тем 
больше, чем больше угол внутреннего трения 
грунта.

5. Изменения поля плотностей песчаного 
основания с ростом нагрузки и формирование уплотненного ядра под штампом
Основание из песка средней крупности утрамбовывалось до максимальной плотности 
1,75 г/см3 (коэффициент пористости 0,53). От 
плотности песка результаты опыта сильно зависели, а опыты шли сериями, и их надо было 
сопоставлять. Сформировать однородное 
основание иной (меньшей) плотности технически затруднительно. Строго говоря, полу
Рис. 6. Эпюры деформаций по оси круглого штампа 

Места установки деформометров  
по оси штампа

Эпюры распределения нормальных 
относительных деформаций Ɛz, Ɛу по оси 
круглого штампа

Необходимо подчеркнуть, что опыты проводились на плотных песках. И результаты 
экспериментального определения глубины 
сжимаемой толщи для грунтовых оснований с 
меньшим углом внутреннего трения и, тем 

ченные в опытах закономерности изменения 
полей плотности следует относить к плотным 
грунтовым основаниям.
Плотность контролировалась с помощью 
отбора проб цилиндрами, с помощью иглы

RIOR
115

Construction and Architecture (2014) Vol. 2. Issue 3 (4): 110–119

Строительство и архитектура (2014). Том 2. Выпуск 3 (4). С. 110–119

плотномера (игла-плотномер — скорее индикатор, а не прибор для измерения). Изменения 
плотности в процессе нагружения определялись по объемной деформации, равной сумме 
трех основных измеренных нормальных деформаций. Получена картина изолиний плотности в основании круглого штампа, изменяющаяся с ростом нагрузки. Подтвердилось 
давно известное явление формирования под 
подошвой штампа уплотненного ядра, перемещающегося вместе со штампом.
 Форма уплотненного ядра для случая плоской деформации уточнялась в опытах с использованием закопченного стекла.
Обнаружена область разуплотнения, расположенная по оси нагрузки на глубине, равной 
примерно диаметру штампа. Заметим, что по 
оси нагрузки все главные напряжения сжимающие. Следовательно, здесь происходит явление дилатансии.
После конструирования и изготовления 
датчиков сдвиговых деформаций появилась 
возможность вычислять интенсивность деформации сдвига во всех точках песчаного 
основания.
Изучался коэффициент дилатансии (скорость дилатансии) как отношение приращения объемной пластической деформации к 
приращению интенсивности пластической 
деформации сдвига. Согласно экспериментальным данным величина коэффициента с 
ростом нагрузки сначала резко возрастает до 
некоторого значения, а затем медленно увеличивается.

6. Схемы разрушения и проблема несущей 
способности железобетонных фундаментов
При возрастающей нагрузке железобетонные 
конструкции, в том числе и гибкие железобетонные фундаменты, разделяются трещинами 
в бетоне на жесткие части, соединенные пластическими шарнирами. Для прямоугольных 
фундаментов, армированных стандартными 
сетками, были найдены схемы разрушения и 
кинематика частей фундамента при околопредельных нагрузках.
В нормативной и учебной литературе существовали призывы к совместным расчетам 
фундаментов и грунтовых оснований и даже 
сооружений и грунтовых оснований. На пра
ктике дело сводилось к расчету балок и плит 
на местном упругом основании или на общем 
упругом основании. В настоящее время с помощью программных комплексов, например, 
SCAD, проводят расчеты сооружения, его 
фундаментов и грунтового основания совместно, пользуясь линейно-упругой моделью 
среды.
Однако нормативные документы использовали понятия «несущая способность железобетонного фундамента» и «предельное сопротивление грунтов основания». Причем первая 
величина не зависела от прочностных характеристик грунта, а вторая предполагала равномерное распределение давлений под подошвой фундамента. Ясно, что эти величины не 
совпадали между собой.
Опираясь на найденные схемы разрушения 
фундамента, зная экспериментальную форму 
эпюры контактных давлений под подошвой 
фундамента при околопредельных нагрузках, в 
Новочеркасской научной школе был разработан кинематический метод предельного равновесия. С помощью этого метода определялась «несущая способность фундамента».
Форма эпюры задавалась для центрально 
нагруженного фундамента треугольного (пирамидального) вида, для внецентренно нагруженного фундамента максимум эпюры смещался к оси нагрузки, а под более нагруженным краем эпюра принимала некоторое 
конечное значение. Площадь (объем) эпюры 
равнялся силе, действующей на фундамент. 
Согласно одной из теорем А.А. Гвоздева, их 
равенства мощности внутренних сил пластического деформирования и мощности внешних сил (к внешним силам относились и контактные давления) и определяли предельную 
силу на фундамент.
Полученные значения соответствовали 
опытным данным лотковых испытаний и, конечно, значительно превышали нормативную 
«несущую способность фундамента». И опыты, и расчеты по кинематическому методу предельного равновесия выявили неучтенные нормативными методами запасы прочности железобетонных фундаментов.
Но можно ли пользоваться разработанным 
методом в случае других грунтовых оснований, 
отличных от плотных песчаных оснований? 

RIOR

Construction and Architecture (2014) Vol. 2. Issue 3 (4): 110–119

Строительство и архитектура (2014). Том 2. Выпуск 3 (4). С. 110–119

Другой подход к решению данной задачи 
[7] заключается в поиске предельной нагрузки 
на систему «железобетонный фундамент — 
грунтовое основание». Обе теоремы А.А. Гвоздева относятся к рассматриваемой системе как 
к обобщенному «телу», прочностные характеристики которого в разных частях различны. 
Предельная нагрузка на пластическую систему 
зависит от прочностных параметров грунта, от 
прочности бетона и арматуры, от геометрических размеров и конструктивных особенностей фундамента.
Для определения предельной нагрузки находятся нижние и верхние оценки несущей 
способности пластической системы.

7. Сводится ли осесимметричная задача 
к двухмерной задаче?
В научной литературе и на конференциях 
встречаются работы, в которых осесимметричная задача сводится к двухмерной с условием прочности Кулона – Мора, в которое 
входят наибольшее и наименьшее главные 
напряжения. Приближенные результаты часто получают в предположении σr= σθ. На 
рис. 7 представлены результаты измерений 
напряжений в массиве грунта под круглым 
штампом.

данные, которые противоречат приему 
сведéния осесимметричной задачи к двухмерной при расчете предельной нагрузки на круглый фундамент.

8. Сравнение экспериментальной предельной 
нагрузки с расчетной по трехчленной 
формуле Терцаги – Б. Хансена
Вопрос об адекватности трехчленной формулы 
Nu для вычисления предельного сопротивления грунтовых оснований (п. 5.32 из СП 
28.13330.2011) не совсем ясен. Проблема имеет 
две стороны: а) не превышает ли Nu неизвестную предельную силу в рамках идеально-пластической модели грунта с условием прочности Кулона – Мора; б) адекватно ли идеальнопластическая модель грунта с условием 
прочности Кулона – Мора описывает разрушение грунтовых оснований.
Первая сторона проблемы выглядит решаемой. Можно, например, доказать, что в случае ленточного фундамента формула Nu дает 
нижнюю оценку неизвестной предельной 
силы.
Вторая сторона проблемы представляется 
более сложной. Ответ на вопрос о правильности того или другого метода расчета предельного сопротивления грунтов основания может 

Видно, что изолинии главного напряжения 
σθ пересекают изолинии компоненты σr. Следовательно, есть области, в которых σθ является промежуточным главным направлением, и 
есть области, в которых σθ следует использовать в условии Кулона – Мора. Значит, площадки скольжения в одной области перпендикулярны площадкам скольжения в другой области. 
Иными словами, есть экспериментальные 

дать эксперимент. Однако на этом пути есть 
определенные трудности.
Основные усилия экспериментаторов связаны с модельными лотковыми опытами. При 
уменьшении размеров натурного фундамента 
до размеров модели появляется проблема переноса результатов модельного эксперимента 
на натурное явление. Из уравнений теории 
предельного напряженного состояния следует, 

Рис. 7. Измерение компонент напряжений в основании круглого штампа