Development of the calculation methodology of cross-beam foundation on the sloping base complicated by karst and sinkhole processes

Cover Page

Full Text

Abstract

Introduction. A calculation scheme of karst sinkhole in karst territories using the results of laboratory experimental studies is developed, which makes it possible to determine the shape and size of karst sinkhole depending on the karst cavity dimeter (radius), its depth, the base slope angle and the angle of internal friction of soils composing the slope.Materials and methods. The method of calculation of normal contact stresses in the sloping soil base under the bottom of the cross-beam foundation during the formation of karst sinkholes is given, considering three main cases of karst cavity location in the slope massif with the most unfavourable location of the karst cavity relative to the cross-beam foundation structures.Results. The analytical dependence allowing to determine the theoretical value of the design value of the diameter Lc of the cavity in the sloping base is obtained, as well as to establish the main design dependences for determining the normal contact stresses, which allow to estimate the changes in the VAT parameters of the cross-beam foundation operation after the cavity vault collapse and formation of a complex shape of the collapse funnel.Conclusions. The developed methodology is convenient to use for qualitative assessment of design solutions in the design of cross-beam foundations on a sloping base in karst-prone areas. The obtained variant design values of the main VAT parameters according to the proposed methodology will allow to apply rational design solutions in design.

About the authors

A. B. Barykin

V.I. Vernadsky Crimean Federal University

Email: aleksbarykin@yandex.com

B. Yu. Barykin

V.I. Vernadsky Crimean Federal University

Email: dekan.asf@mail.ru

E. V. Zelenin

V.I. Vernadsky Crimean Federal University

Email: workandearn@mail.ru

References

  1. Аникеев А.В., Рагозин А.Л., Селезнев В.Н. Оценка геологического риска на участке городского строительства // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2007. № 6. С. 547–560. EDN IBCDKZ.
  2. Леоненко В.М., Леоненко М.В., Толмачев В.В. Определение параметров проектирования противокарстовой защиты в рамках геотехнической системы «карст-сооружение» // Оценка и управление природными рисками : мат. Всерос. конф. «Риск–2006». 2006. С. 315–318.
  3. Tolmachev V., Leonenko M. Experience in collapse risk assessment of building on covered karst landscapes in Russia // Karst Management. 2011. Pp. 75–102. doi: 10.1007/978-94-007-1207-2_4
  4. Амеличев Г.Н., Вахрушев Б.А., Самохин Г.В., Токарев С.В. Особенности инженерных изысканий на закарстованных территориях в пределах Крымского п-ова // Изучение опасных природных процессов и геотехнический мониторинг при инженерных изысканиях : мат. Общерос. науч.-практ. конф. 2023. С. 72–92. EDN URNRRM.
  5. Вахрушев Б.А. Районирование карста Крымского полуострова // Speleology and Karstology. 2009. № 3. С. 39–46. EDN RCVUYD.
  6. Барыкин Б.Ю., Барыкин А.Б., Морозов В.В. Здания и сооружения на сложном рельефе : учебно-методическое пособие. Симферополь : Институт «Академия строительства и архитектуры», 2022. 74 с.
  7. Aktürk Ö., Drumm E.C., Tutluogˇlu L., Akgün H. Undrained stability of residual soil in karst // Sinkholes and the Engineering and Environmental Impacts of Karst. 2008. Pp. 223–232. doi: 10.1061/41003(327)22
  8. Newton J.G. Development of Sinkholes Resulting From Man’s Activities in the Eastern United States // Circular. 1987. doi: 10.3133/cir968
  9. Waltham T., Bell F., Culshaw M. Sinkholes and subsidence: karst and cavernous rocks in engineering and construction. Springer Praxis, 2005.
  10. Zhou W., Beck B.F. Management and mitigation of sinkholes on karst lands: an overview of practical applications // Environmental Geology. 2008. Vol. 55. Pp. 837–851. doi: 10.1007/s00254-007-1035-9
  11. Roscoe K.H. The influence of strains in soil mechanics // Géotechnique. 1970. Vol. 20. Issue 2. Pp. 129–170. doi: 10.1680/geot.1970.20.2.129
  12. Salvati R., Tharp T.M., Capelli G. Conceptual model for geotechnical evaluation of sinkhole risk in the Latium Region // Geotechnical and Environmental Applications of Karst Geology and Hydrology. Lisse : Swets & Zeitlinger, 2001. Pp. 163–167.
  13. Tharp T.M. Cover-collapse sinkhole formation and soil plasticity // Sinkholes and the Engineering and Environmental Impacts of Karst. 2003. Pp. 110–123. doi: 10.1061/40698(2003)9
  14. Аникеев А.В. Провалы и воронки оседания в карстовых районах: механизмы образования, прогноз и оценка риска. М. : РУДН, 2017. 328 с. EDN ZSLFBT.
  15. Саваренский И.А., Миронов Н.А. Руководство по инженерно-геологическим изысканиям в районах развития карста. М., 1995. 167 c.
  16. Евтушенко С.И., Зеленин Е.В. Модельные исследования взаимодействия перекрестно-балочного фундамента и наклонного основания над карстовой полостью // Строительство и архитектура. 2023. Т. 11. № 4. С. 8. doi: 10.29039/2308-0191-2023-11-4-8-8. EDN OIBIJK.
  17. Барыкин А.Б. Модельные исследования деформаций оснований перекрестно-балочных фундаментов на склонах // Строительная механика и расчет сооружений. 2017. № 3 (272). С. 68–75. EDN YPJJIT.
  18. Барыкин А.Б. Экспериментально-теоретические основы взаимодействия перекрестно-балочных фундаментов с наклонным основанием : дис. … канд. тех. наук. Волгоград, 2018. 184 с. EDN SSOIFD.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).