777

М.Х.Ахметзянов

Ахметзянов Марат Халикович родился в 1932 г., окончил с отличиемв1951г.железнодорожныйтехникум,азатем—строитель- ныйфакультетНовосибирскогоинститутаинженеровжелезнодорожноготранспорта.С1956г.работаетвНИИЖТенакафедрахстроительной механики и теоретической механики. С 1974 по 1983 г. был проректоромпонаучной работеинститута.Специалиствобласти экспериментальныхметодовмеханикидеформируемоготела,доктор техническихнаук(1970),профессор(1971),лауреатГосударственной премииСССР (1980),заслуженный деятельнаукиитехникиРСФСР (1962),действительныйчленАкадемиитранспортаРФ,член-корреспон- дентАкадемиинауквысшейшколы.Опубликовалболее150научных статей,несколькомонографий,учебниковиучебныхпособий.

УДК 624.04:930.24

М.Х. АХМЕТЗЯНОВ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА КАФЕДРЕ СТРОИТЕЛЬНОЙ МЕХАНИКИ

Памятидорогого Учителя профессораА.Я. Александрова

Излагается развитие экспериментальных методов механики твердого деформируемого тела на кафедре строительной механики в 1947–2007 гг.

Экспериментальные исследования были начаты сразу же после прихода Абрама Яковлевича Александрова на кафедру строительной механики в 1947 г. Ему в то время было всего 32 года, но это уже был крупный исследователь, успешно защитивший докторскую диссертацию по решению сложных контактных пространственных задач теории упругости. И хотя круг его научных интересов определялся областью расчетных методов механики твердого деформируемого тела, он сразу же начал активно заниматься развитием лаборатории кафедры. В первые годы был существенно пополнен парк машин для механических испытаний материалов и созданалаборатория фотоупругости. Этот метод только начинали применять для исследования упругих задач в лабораториях Ленинградского университета и Института машиноведения АН СССР. В первых работах А.Я. Александров вместе со своими учениками применил метод фотоупругости для исследования контактных задач механики грунтов [1] и для определения распределения давлений в поршневых кольцах [2]. С этой целью были разработаны оригинальные датчики давлений из фотоупругого материала. В 1952 г. Абрам Яковлевич публикует работу под названием «Об одной возможной схеме применения метода фотоупругости к исследованию…» [3], которая послужила началом весьма крупного направления в работе кафедры и лаборатории. В этой статье автор предложил наклеивать на поверхность исследуемых элементов тонкие слои из оптически чувствительных материалов, которые, деформируясь вместе с элементом, покажут в отраженном свете распределение деформацийнаисследуемойповерхности. По существутакойслой эквивалентен множеству датчиков деформаций с практически нулевой базой, и он дает поле деформаций. Однако сразу реализовать эту весьма привлекательную схему не удалось из-за отсутствия в ту пору материалов и клеев, которые должны сохранять сцепление с конструкционным материалом до требуемых

123

Вестник СГУПСа. Выпуск 16

деформаций. В конце 50-хгг., после появления материалов наоснове эпоксидных смол, метод фотоупругих покрытий начали интенсивно развивать, отрабатывалась техника эксперимента, создавалась аппаратура для работы в отраженном свете, способы обработки оптических картин и разделения деформаций. Уже на втором Всесоюзном съезде по теоретической и прикладной механике был сделан доклад «Исследование упругопластических задач методом фотоупругих покрытий» [4]. Доклад вызвал большой интерес многих участников съезда. Отмечу, что коллектив кафедры и лаборатории не только неизменно участвовал в работе всех девяти съездов, но и обязательно представлял на них свои доклады [5].

Проблема определения напряжений в пластической области особенно трудна при сложном характере деформирования детали. Один из методов решения этой задачи предложил А.Я. Александров в своей работе [3]. В последующем были разработаны и другие методы. Одним из наиболее строгих является метод воспроизведения истории деформирования [6]. Для этого на трубчатые образцы наклеивались фотоупругие датчики деформаций. Образцы растягивались с одновременной подачей внутреннего давления. Таким образом подбиралась история деформирования, зафиксированная в исследуемой точке детали при сложном нагружении. По замеренным в процессе деформирования образца усилиям определялась история нагружения.

Параллельно, с участием лабораторийСибирского научно-исследовательско- го института авиации разрабатывалась методика исследования оболочек [7, 8] и самолетных конструкций. Основной разработчик этого направления в СибНИА А.С. Ракин стал позднее доктором технических наук.

Набазе методафотоупругих покрытий былисозданы методикиисследования больших деформаций. В развитии данного направления участвовали Г.Н. Албаут и В.Н. Барышников [9]. Для этого использовались прозрачные резиноподобные материалы и нелинейная теория упругости для описания их механического поведения до деформаций порядка 100 % и выше.

На базе фотоупругих покрытий была создана методика исследования остаточных напряжений в телах такой сложной формы, как железнодорожный рельс [10, 11]. В конце 60-х гг. в СССР начали производить объемно-закаленные рельсы. В первых партиях таких рельсов появились большие остаточные после термообработкииправкинапряжения. Былислучаисамопроизвольного растрескивания рельсов. Для уменьшения этих напряжений необходимо было прежде всего знать распределение этих напряжений по всему объему рельса. Таких методов определения напряжений в то время не было. Нашалаборатория взялась за решение этой задачи. Была разработана схема исследования, которая потребовала вырезки из рельса темплета с замером деформаций на его контуре при помощи заранее нанесенных покрытий, последующего определения оставшихся напряжений в вырезанном темплете и, наконец, разрезки всего рельса на отдельные полоски с определением продольных деформаций в них. Эта трудоемкая схема была использована для осуществления отработки режимов закалки и правки рельсов. Этими исследованиями занимались талантливые инженеры В.А. Кушнеров, Ф.Ф. Плешаков и др. Параллельно в других организациях использовались иные приближенные методы, в том числе и в ВНИИЖТе. Однако специалистами наша схема была признана образцовой, по ней оценивались все приближенные способы.

124

М.Х.Ахметзянов

Припомощиочень тонких фотоупругих покрытийЛ.А. Краснову иА.П. Шабанову удалось изучить распределение деформации в отдельных зернах металла [12, 13, 14]. Эти результаты имели фундаментальное значение для физики металлов и стали прообразом работ в области нанотехнологий.

Фотоупругие датчики деформаций были успешно применены для измерения температурных усилий в рельсах бесстыкового пути [15, 16], в отличие от тензодатчиков эти датчики не реагируют на изменение температуры рельса, а оптическая разность хода в них пропорциональна температурному усилию в рельсе.

Результаты всех этих исследований были обобщены в монографии «Поляри- зационно-оптические методы механики деформируемого тела», которая вышла в издательстве «Наука» в 1973 г. После выхода этой монографии кафедру строительной механики и лабораторию прочности НИИЖТа стали считать не только в СССР, но иза рубежом центром развития оптических методов механики деформируемого тела. Одновременно с развитием экспериментально-расчетных работ шла подготовка научных кадров. Под руководством профессора АлександровазащитиликандидатскиедиссертацииинженерыЛ.А.Краснов,В.А.Кушнеров, С.П. Васильев и многие др., автор данной статьи защитил в 1970 г. докторскую диссертацию, а В.Н. Агуленко в своей кандидатской диссертации использовал метод составных моделей для исследования контактных задач в рельсах. Эта проблема стала в последнее время весьма актуальной в связи с резким нарастанием износа колес подвижного состава и рельсов. По разработанной в нашей лаборатории методике можно количественно оценить различные предложения по изменению профилей поверхностей катания колес и рельсов. Поляри- зационно-оптическийметод является единственным методом, которыйпозволяет определять напряжения во внутренних точках модели, т. е. решать пространственные задачи механики деформирования.

В1980 г. авторы цикла работ по развитию экспериментальных методов исследований задач прочности были удостоены Государственной премии СССР.

Всостав творческого коллектива от нашего института вошли А.Я. Александров и М.Х. Ахметзянов.

Вжурнале ПМТФ в 1967 г. была опубликована этими авторами первая работа по использованию лазеров в методе фотоупругости [18]. Эти источники монохроматического света обладают высокой пространственной и временной когерентностью, что позволяет достаточно просто получать интерференционные картины при деформировании тел. После появления первых работ появилось большое количество трудов по голографической интерферометрии. Многие авторы, словно соревнуясь друг с другом, писали о блестящих многообещающих возможностях метода голографической интерферометрии, ежегодно проводились симпозиумы, посвященные этим вопросам, конференции и семинары, издавались книги и учебники. Однако со временем поток этих восторгов стал постепенно стихать. Многие исследователи не смогли преодолеть трудности эксперимента, связанные главным образом с исключительно высокой чувствительностью методов голографии к перемещениям исследуемого объекта, в том числе к перемещениям его как жесткого целого.

ВНИИЖТе была создана группа в составе лаборатории прочности по развитию голографических методов определения деформаций и перемещений. В

125

Вестник СГУПСа. Выпуск 16

эту группу входили В.А. Жилкин, С.И. Герасимов, А.М. Попов, Л.А. Борыняк, В.П. Кутовой, В.Б. Зиновьев, А.П. Устименко и др. Докторская диссертация В.А. Жилкина была посвящена одновременному использованию методов фотоупругих покрытий, муаровых полос, спекл-интерферометриииголографической интерферометрии. Защита состоялась уже после внезапной кончины Абрама Яковлевича в 1983 г.

Исключить влияние перемещений объекта как жесткого целого и выделить деформационную составляющую удалось с помощью накладного голографического интерферометра. Его разработкой и практическим опробованием занимались Л.А.Борыняк иС.И. Герасимов, применившие накладные голографические интерферометры для исследования упругопластических задач при статическом и малоцикловом нагружениях, а также для неразрушающего контроля объектов с подповерхностными дефектами. Голограммы фиксировались в отраженном свете [19, 20, 21]. Эта оригинальная методика по своим возможностям напоминала метод фотоупругих покрытий.

Методы панорамной голографии, позволяющей получать поля перемещений на поверхностицилиндрических иконических оболочек, были развиты в работах Л.А. Борыняка и А.П. Устименко.

Один из первых моих аспирантов А.М. Попов занимался развитием метода муаровых полос. В этом методе используются растры — решетки, состоящие из чередующихся светлых и темных полос с определенным шагом. Для исследования распределения деформаций в зонах концентрации напряжений требуются растры с малым шагом. Механическим способом можно изготовить растры с шагом порядка 30–40 линий на миллиметр. Используя достижения голографической интерферометрии, А.М. Попов получил растры порядка 1000 линий на один миллиметр, что позволило ему провести исследование полей деформаций у острых концентратов типа малых отверстий, трещин и разрезов [22, 23, 24]. По результатам этих исследований он успешно защитил докторскую диссертацию.

Для исследования пространственных задач теории упругости используются несколько методик. Две из них связаны с выделением отдельного слоя модели. Эти методы трудны при их реализации. Намного заманчивее было просветить пространственную модель на всю ее толщину и по интегрально полученной картине определить ее напряженное состояние. Однако так решить задачу можно только в том случае, когда известно распределение напряжений на пути просвечивания. Но если математически обработать результаты просвечивания модели под разными углами (многоракурсное просвечивание), то в некоторых случаях в ней удается определить распределение напряжений. Это можно сделать посредством методов фазовой интерферометрии [25, 26, 27]. Такие исследования легли в основу докторской диссертации В.П. Кутового на степень доктора физико-математических наук. На кафедре также успешно развивались методы моделирования. В основу кандидатской диссертации В.Б. Геронимуса легли методы нелинейного подобия, которые расширили возможности экспериментаторов при моделировании. В этом случае исследования проводятся не на геометрическиподобноймодели, анаеенелинейноманалоге, в котороммасштабы моделирования являются функциями координат. Методы аффинного подобия применительно к температурным задачам, к нелинейным проблемам упругопластического деформирования развивал на кафедре С.Д. Клячко, также ставший доктором физико-математических наук.

126

М.Х.Ахметзянов

Б.П. Чебаевскийвыполнил цикл исследованийпо восстановлениюнапряженного состояния зоны разрушения, используя для этого способы измерения твердости металла на разрушенной поверхности. Оказалось, что данная твердость зависит от максимально достигнутой интенсивности напряжений, что позволяет выяснить причины разрушения деталей или конструкций.

Впоследние годы на кафедре был выполнен цикл исследований по механике разрушения. Этаотносительно молодая ветвь механикитвердого деформируемого тела требовала создания своих экспериментальных методов, которые развивались в нашей лаборатории, несмотря на трудности проведения опытных работ

впоследние годы. Первые работы были выполнены В.М. Тихомировым и В.П. Тыриновым [28–31]. На прозрачной модели рельса ими были получены коэффициенты интенсивности напряжений около трещин, которые имитировались разрезами, проведены исследования плоских и пространственных задач механики разрушения. По результатам этих исследований В.П. Тырин защитил кандидатскую, а В.М. Тихомиров — докторскую диссертацию.

За последние годы окончили аспирантуру и успешно защитили кандидатские диссертации Игнатьев, Черновол, Брюховецкая, Шеффер и другие соискатели.

Взаключение отметим, что высокий уровень экспериментальных исследований на кафедре строительной механики и в лаборатории прочности подтверждается тем, что практически все работы заканчиваются защитой кандидатских и докторских диссертаций. Только по экспериментальному направлению десять сотрудников кафедры стали докторами наук, а многие (около 30) — кандидатами технических наук.

Литература

1.Исследование плоских контактных задач для грунтов методом фотоупругости / А.Я. Александров,Б.Ф.Монахов,С.Д.Клячко,Б.Я.Пресников//Тр.НИИЖТа.Новосибирск, 1955. Вып. 11. С. 89–102.

2.Александров А.Я., Монахов Б.Ф. Определение давления поршневых колец на стенки цилиндра методом фотоупругости // Тр. НИИЖТа. Новосибирск, 1952. Вып. 8. С. 125–130.

3.Александров А.Я. Об одной возможной схеме применения метода фотоупругости к исследованиюплоскихупругопластическихзадач//Тр. НИИЖТа.Новосибирск,1952.Вып.8.

С. 89–95.

4.Александров А.Я., Ахметзянов М.Х. Исследование упругопластических задач методом фотоупругихпокрытий// Тр.2-гоВсесоюзногосъезда потеоретическойиприкладноймеханике (обзорные доклады). М.: Наука, 1966. Вып. 3. С. 38–48.

5.Материалы 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 съездов по теоретической и прикладной механике.

6.АлександровА.Я.,АхметзяновМ.Х.Исследованиенеупругихзадачпутемвоспроизведения истории деформирования. ДАН СССР. 186. 1969. Т. 1. С. 58–61.

7.Александров А.Я., Ахметзянов М.Х., Ракин А.С. Исследование упругопластического деформирования оболочек с вырезами и усилениями методом фотоупругих покрытий //

Прикладная механика. 2. 1966. № 3. С. 1–9.

8. АлександровА.Я.,Ракин А.С.,Романов В.М.Применениеметода фотоупругихпокрытий дляисследования напряженийв тонкостенных натурных конструкциях// Тр.7-й Всесоюзной конференции.Таллин, 1971.С. 168–174.

9.Ополяризационно-оптическихисследованияхприбольшихдеформациях/А.Я.Алексан- дров, М.Х. Ахметзянов, Г.Н. Албаут, В.Н. Барышников // ПМТФ. 1969. № 5. С. 89–99.

10.Ахметзянов М.Х. Исследование остаточных напряжений в цилиндрических телах // Заводская лаборатория. 33. 1967. № 1. С. 91–94.

11.АхметзяновМ.Х.Определениенапряженийметодомразгрузкипримоделированиизадач

пластичности и ползучести // Прикладная механика. 4. 1968. № 2. С. 9–15.

12. Александров А.Я.,Краснов Л.А.,Кушнеров В.А.Исследование деформацийв микрооб-

ластях при помощи фотоупругих покрытий // ПМТФ. 1967. № 3. С. 126–130.

127

Вестник СГУПСа. Выпуск 16

13.Александров А.Я.,Краснов Л.А., Кушнеров В.А.Исследование раннихстадий усталос-

тного разрушения металлов при помощи фотоупругих покрытий. ДАН. 191. 1970. №2. С. 126– 130.

14.Краснов Л.А.,Кушнеров В.А.,Шабанов А.П.Исследование деформацийзерен металла при ползучести методом фотоупругих покрытий // Механика деформируемого тела и расчет транспортныхсооружений /НИИЖТ. 1980.

15.АхметзяновМ.Х.Осдвиговойчувствительностифотоупругихдатчиков //Изв. вузов. Сер. Строительство и архитектура. 1966. № 8. С. 67–70.

16.АхметзяновМ.Х., ТихомировВ.М., ШабановА.П.Применениефотоупругих датчиков дляизмерения температурныхусилий врельсах бесстыковогопути //Строительная механика

иинженерные сооружения / СГУПС. Новосибирск, 1995. С. 4–11.

17.Александров А.Я., Ахметзянов М.Х. Поляризационно-оптические методы механики деформируемого тела. М.: Наука, 1970. 576 с.

18.АлександровА.Я.,АхметзяновМ.Х.Оприменениилазеровдляраздельногоопределения

напряженийприполяризационно-оптическихисследованиях // ПМТФ.1967.№5. С.180–184.

19.ГерасимовС.И.,ЖилкинВ.А.Исследованиедеформацийполикристаллическихобразцов методом накладной голографической интерферометрии // ПМТФ. 41. 2000. №1. C. 218–222.

20.Жилкин В.А., Герасимов С.И. О возможности изучения деформированного состояния изделий спомощью накладного голографического интерферометра // Ж. техн. физ.52. 1982.

№10. С. 2079–2085.

21.ГерасимовС.И.,ЖилкинВ.А.Накладнаяголографическаяинтерферометриянепрозрачныхобъектовпринизктхтемпературах//Проблемымашиностроенияинадежностимашин.2004.

№1. С. 63–69.

22.Жилкин В.А.,Попов А.М. Определениетрех компоненттензора деформацийпо данным только одного деформированного растра // Проблемы прочности. 1977. № 5. С. 5–11.

23.ЖилкинВ.А.,ПоповА.М.Голографическиймуаровыйметод//Заводскаялаборатория. 45. 1979. № 11. C. 7–12.

24.Жилкин В.А., Попов А.М. Методы двойного и голографического муара // Вестн.

СГУПСа. 1999. № 1. С. 8–20.

25.KutovoyV.P.Influenceofstress gradientonastress-straindeterminationofthree-dimensional bodies by holographic interferometers. Interferometry 94. Photo mechanics, Proceedings SPIE, Bellingham. 1994. Vol. 2342. P. 232–237.

26.Кутовой В.П. К исследованию пространственных задач методами голографической интерферометриии инверсиивоптическислабоанизотропнойи изотропнойсредах //Сб. науч. тр. «Расчетные и экспериментальные методы механики деформированного тела» / СГУПС.

Новосибирск, 1998. С. 56–63.

27.Кутовой В.П. Исследование погрешностей определения первого инварианта тензора напряжений методамиголографическойинтерферометриииинверсии// Вестн.СГУПСа.2002.

Вып. 4. С. 73–81.

28.Тихомиров В.М.,Тырин В.П.Использование метода рассеянногосвета для определения коэффициента интенсивности напряжений К-111в трехмерных задачах // ПМТФ. 1990. №3.

С. 167–170.

29.Тихомиров В.М. Определение коэффициентов интенсивности напряжений методом фотоупругости в трехмерных задачах механики разрушения // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2004. № 2. С. 94–100.

30.Ахметзянов М.Х., Тихомиров В.М., Суровин П.Г. Определение коэффициентов интенсивности напряжений при смешанном типе нагружения трещины // Изв. вузов. Сер.

Строительство. 2003. № 1. С. 19–25.

31.АхметзяновМ.Х.,ТихомировВ.М.Контактно-усталостныедефектывжелезнодорожных рельсах // Вестн. СГУПСа. Новосибирск, 2005. № 12. С. 5–21.

128

А.М. Караулов

Караулов Александр Михайлович после окончания НИИЖТа в

1975 г. работает на кафедре «Геология, основания и фундаменты». В 1982 г. защитил кандидатскую диссертацию. В течениемногих лет работал внаучно-исследовательской группе при кафедре. Область научной деятельности — прикладные задачи теории устойчивости и упругопластического деформирования грунтовых массивов. С 1992 г. работает доцентом кафедры, ас 2005г. —заведующим кафедрой.Опубликовал более 90научныхтрудов.

УДК 001.891

А.М. КАРАУЛОВ

ФОРМИРОВАНИЕ ОСНОВНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ НА КАФЕДРЕ «ГЕОЛОГИЯ, ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ»

Встатье обзорно представлен процесс формирования научно-исследовательских направлений кафедры «Геология, основания и фундаменты» начиная с ее возникновения и до настоящего времени. Освещены практические работы, выполненные сотрудниками кафедры и лаборатории за последние годы.

В1959 г. кафедра «Геология, основания и фундаменты» организационно

оформилась как самостоятельная единица в составе факультета «Мосты и тоннели». Возглавил ее доцент, выпускник Иркутского государственного университета Федор Андреевич Никитенко, который в течение многих лет работал на инженерно-геологических изысканиях в Центральной Сибири, на Дальнем Востоке, на изысканиях Байкало-Амурской магистрали. По результатам изыскательских работ он защитил кандидатскую диссертацию по проблеме склоновых процессов Забайкалья, а в 1964 г. — докторскую диссертацию «Лессовые породы Новосибирского Приобья».

Период 60-х гг. можно считать временем формирования основных научных направлений в научно-исследовательской работе кафедры, которые развиваются и в настоящее время. Прежде всего это относится к инж е не р но й ге о ло гии . Профессором Ф.А. Никитенко было доказано, что формирование лессовых пород Приобья не является однотипным для всего региона, а имеет различную природу в зависимости от географического положения рассматриваемой территории и исторических условий осадконакопления. Лессовые породы рассматривались в своем развитии, заключающемся в эволюционном переходе рыхлых мелкоземистых осадков в плотные известково-глинистые породы [1]. Отсюда разнообразие физико-механических свойств лессовых пород, занимающих огромные территории Западной Сибири.

Идеи Ф.А. Никитенко были развиты в трудах его многочисленных учеников — С.И. Черноусова, И.Г. Ермакова, В.И. Шарова, Я.Е. Шаевича, А.И. Воробьева, В.С. Арефьева, Б.Ф. Михальченко, Г.П. Хорольской и др. Творческое продолжение учения Ф.А. Никитенко о четвертичных отложениях Сибири было реализовано С.И. Черноусовым. На основании научного анализа фактического материала о физико-механических свойствах рыхлых пород Западной Сибири

117

Вестник СГУПСа. Выпуск 16

и Алтая С.И. Черноусовым было установлено, что генезис и возраст грунтов кайнозоя обусловливают их инженерно-геологические свойства. Это позволяет составлять научно обоснованные таблицы физико-механических характеристик грунтов, имеет несомненное научное и практическое значение при промышленном освоении Западной Сибири. С.И. Черноусов входит в авторские коллективы ученых, издавших крупные монографии по инженерной геологии: «Инженерная геология СССР» (т. 2. Западная Сибирь), «Инженерная геология

СССР. Западно-Сибирская и Туранская плиты» [2], «Аллювиальные и озерноаллювиальные кайнозойские отложения Среднего Приобья», «Инженерная геология Западно-Сибирской железной дороги», «Географические и инженер- но-геологические условия Степного Алтая», «Районы и города Новосибирской области».

Направление научных исследований в области ме ханики гр у нт о в связано с деятельностью известного в нашей стране и за рубежом ученого, доктора технических наук, профессора Юрия Ипполитовича Соловьева. Им была решена так называемая задача Прандтля для общего случая весомой сыпучей среды. Это решение позволило получить теоретически обоснованные коэффициенты несущей способности основания для условий плоской деформации. Позже Ю.И. Соловьевым был всесторонне развит кинематический метод теории предельного равновесия грунтов, а также сформулирована общая постановка задач в рамках упомянутой теории, включающая в себя статическое, кинематическое решения и их совместность.

Ю.И. Соловьевым было положено начало развитию вариационного подхода к оценке устойчивости откосов и склонов. Впервые был дан метод нахождения экстремального очертания линии скольжения в рамках расчетной схемы метода отсеков. Значительный интерес представляет предложенная Ю.И. Соловьевым модель упругопластического деформирования грунта с упрочнением. Введенные им две поверхности нагружения применялись впоследствии в большинстве моделей грунта [3].

М е ханике ме р з лы х гр у нт о в и особенностям фундаментостроения на таких грунтах полностью была посвящена деятельность доктора технических наук, профессора Виктора Исаковича Пускова. Еще в первый период своей научной работы В.И. Пусков опубликовал монографию в двух частях о физикомеханических свойствах мерзлых грунтов и принципах проектирования фундаментов намноголетнемерзлых грунтах[4]. Этот труд до сих пор не потерял своей актуальности и используется как в целях реального проектирования, так и для обучения студентов.

Основные вопросы исследований в области мерзлых грунтов заключались в изучении природы формирования и развития нормальных и касательных сил морозного пучения, а также методов их оценки. Для экспериментального определения касательных сил морозного пучения в лабораторных условиях (в большой холодильной установке) был создан специальный прибор. Другим направлением явилась разработка и реализация мероприятий по нейтрализации сил морозного пучения.

Дальнейшее развитие научных направлений в 70-е гг. проходило с широким привлечением молодых специалистов и аспирантов кафедры.

118

А.М. Караулов

Научное и практическое значение имеют решения прикладных задач теории устойчивости, предложенные Ю.И. Соловьевым и развитые в работах его аспирантов. Здесь необходимо отметить созданную теорию мгновенной прочности и теорию устойчивости консолидирующихся грунтов. Полное изложение этой теории дано в диссертации А.Ф. Кима. Указанные решения дают оценку несущей способности полностью водонасыщенных глинистых грунтов, т.е. слабых оснований, широко распространенных на территории Западной Сибири. Ю.И. Соловьевым был введеноригинальныйметод получения эпюр предельного давления заданных очертаний. И, в частности, получено решение для трапецеидальной эпюры предельного давления. Применение этого решения для оценки устойчивости слабых оснований дорожных насыпей дано в диссертации А.М. Караулова. Устойчивость стенок скважин (осесимметричная задача) рассмотрена в диссертации П.С. Ваганова. Техника расчета анизотропных по деформационным свойствам оснований разработана в диссертации В.П. Писаненко. Экспериментально-теоретические исследования работы свайных фундаментов, данные в работах В.В. Егорова, исследования ползучести грунтов, выполненные Ю.П. Смолиным, также проводились под руководствомЮ.И. Соловьева.

Под руководством В.И. Пускова была сконструирована специальная установка, позволяющая наносить антифрикционное покрытие на боковую поверхность свай в зоне пучения грунта. Эта установка успешно использовалась на лечении свайно-эстакадных мостов железной дороги Абакан—Тайшет. Интересная работа была выполнена В.Ф. Скоркиным по исследованию эффекта стороннего пучения грунта. Кроме того, В.И. Пусковым совместно с Г.Н. Полянкиным и канд. техн. наук А.Ф. Кимом был создан аппарат численного моделирования процесса пучения на базе метода конечных элементов. Интересные исследования в области морозного пучения были выполнены М.Я. Крицким — учеником В.И. Пускова. Крицким была разработана теория о взаимодействии промерзающего грунта с кустом свай с учетом их взаимовлияния.

Непосредственное продолжение исследованийв областитеорииустойчивости грунтов реализуется автором настоящей статьи. Им получены общие осесимметричные статические решения теории предельного равновесия грунтов об устойчивости оснований круглых и кольцевых фундаментов [5]. В общем виде решен второй вопрос метода отсеков — об экстремальной системе сил взаимодействия. Напомним, что первый вопрос — об экстремальной линии скольжения — решен Ю.И. Соловьевым. Оба этих решения имеют прикладной характер и ориентированы напрактическое применение. Кроме того,авторомнастоящейстатьибыла предложена система расчетов оползневых массивов, включающая в себя конечноэлементное моделирование их поведения с учетом свойств ползучести и пластичности грунтов.

Молодой ученый К.В. Королев начал свою научную деятельность с решения совершенно новой задачи о несущей способности основания нескольких штампов с учетом их взаимовлияния. Результаты этой работы в полном виде отражены в его диссертации и составляют, по существу, самостоятельную главу теории пластичности грунтов. В настоящее время канд. техн. наук К.В. Королевым проводится работа по совершенствованию упругопластической модели грунта, а его аспирантом В.В. Безсоновым исследуются коэффициенты формы для оценки несущей способности основания прямоугольных фундаментов.

119

Вестник СГУПСа. Выпуск 16

В области динамики гр у нт о в и з е мля но го по ло т на железных дорог научные исследования проводятся на протяжении многих десятилетий. Основатели этого направления на кафедре — канд. техн. наук И.З. Лобанов и д-р техн. наук Ю.П. Смолин. Следует отметить, что первые исследования по динамике грунтов были проведены на кафедре еще в 50-е гг. канд. техн. наук В.А. Соколовым. И.З. Лобановым было получено решение о напряженном состоянии в железнодорожных насыпях и приоткосных частях выемок, а также решение о развитии пластических деформаций в основаниях, сложенных слабыми грунтами. Эти данные широко использовались при проектировании насыпей и водопропускных труб под насыпями. Под руководством Ю.П. Смолина в течение многих лет проводились полевые исследования колебаний земляного полотна от воздействия подвижного состава на действующих железных дорогах Тюмень—Сургут, Камень-на-Оби—Алтайская и др. По этой теме Ю.П. Смолин защитил докторскую диссертацию. Большой вклад в выполнение сложных полевых экспериментов внесли А.С. Дербенцев и другие сотрудники научно-исследовательской лаборатории кафедры. Данные, полученные в этих исследованиях, способствовали надежному проектированию вторых путей дороги Тюмень—Тобольск. Результатом этой работы явились рекомендации по расчету земляного полотна железных дорог, в том числе на слабых грунтах, с учетом вибродинамических воздействий от поездной нагрузки [6]. На кафедре действует вибростенд и постоянно проводятся полевые измерения вибродинамических воздействий на различные сооружения.

Интересный опыт в области теории и практики сооружений свайных фундаментов отражен в работе [7], выпущенной коллективом кафедры. В частности, в этой книге изложена теория расчета телескопических свай, разработанная канд. техн. наук В.М. Козловым и его аспирантом А.В. Пусковым, опыт сооружения буровых столбов в мерзлых грунтах (канд. техн. наук Э.А. Аблогин). Кроме того, в 80-е гг. под руководством канд. техн. наук Д.Г. Господинова проводились широкомасштабные исследования процесса подтопления территории г. Новосибирска.

Большое место в научно-исследовательской работе кафедры занимали и занимают экспериментальные исследования как в лаборатории, так и в полевых условиях. Организация и оснащение этих работ проводилось под руководством канд. техн. наук П.С. Ваганова. Особо следует сказать об уникальном датчике порового давления, разработанном и сконструированном П.С. Вагановым и Н.З. Мокиным. Опыты, выполненные с использованием этого датчика, позволили существенно уточнить значения коэффициента порового давления в различных глинистых грунтах. На специальной осесимметричной установке исследовались устойчивость стенок скважин и несущая способность оснований круглого штампа. Особое место в деятельности П.С. Ваганова и научноисследовательской лаборатории занимала разработка методов усилений оснований деформирующихся и реконструируемых зданий и сооружений и их реализация. Фактически, П.С. Вагановым было сформировано направление и подготовлены кадры по о б с ле до ванию о с но ваний и по с ле ду ю щ е - му их у с иле нию в случае необходимости. Данные работы приобрели в настоящее время приоритетный характер.

120