Том 337 № 5 (2026)
DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2026/5/5244
Современные методы оценки несущей способности оснований фундаментов мелкого заложения
Актуальность. Инженерно-геологическое строение участков изысканий, как правило, предполагает работу с неоднородными, многослойными, слабыми грунтами, в таком случае классические подходы к определению несущей способности основания могут давать значительную погрешность, приводя к завышенным или заниженным оценкам. Цель. Сопоставление традиционных методов расчёта несущей способности оснований фундаментов мелкого заложения, основанных на теории предельного равновесия грунтов, с методами, базирующимися на численном анализе, а также демонстрация применения вероятностно-стохастического подхода в инженерной геологии. Методы. Приведены расчёты, выполненные на базе теории предельного равновесия грунтов (расчёт по СП 22.13330.2016, формула Терцаги) и на основе численного анализа (предельный анализ в ABC, предельный анализ в Optum G2, метод discontinuity layout optimization, random finite element method, увеличение нагрузки до достижения потери устойчивости в Plaxis). Результаты и выводы. Полученные результаты демонстрируют значительное влияние выбранного метода расчёта на оценку несущей способности грунтового основания. При упрощённом геологическом строении методы, основанные на теории предельного равновесия грунтов, показывают наибольшие значения несущей способности в сравнении с методами, базирующимися на численном анализе, изменясь от 1408 до 1477 кПа и от 940 до 1366 кПа, соответственно. Показано, что поверхность разрушения грунта в большинстве случаев лежит глубже, чем определяемая по действующему своду правил глубина сжимаемой толщи. Использование метода Random Finite Element иллюстрирует применение вероятностно-стохастического подхода, на основе которого определена вероятность потери устойчивости грунтового основания и дана количественная оценка надёжности рассматриваемой литотехнической системы.
Для цитирования: Горлов А.А., Фоменко И.К. Современные методы оценки несущей способности оснований фундаментов мелкого заложения. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, 2026, Т. 337, № 5, С. 53-62. https://doi.org/10.18799/24131830/2026/5/5244
Ключевые слова:
несущая способность, грунт, неопределённость, вероятностно-стохастический подход, литотехническая система, надёжность, фундамент мелкого заложения
Библиографические ссылки:
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. СП 22.13330.2016. Основания зданий и сооружений. М.: Минстрой России, 2016. 54 с.
2. Tang C., Phoon K.-K. Databases for data-centric geotechnics: geotechnical structures. Boca Raton: CRC Press, 2025. 490 p.
3. Baecher G., Christian J. Reliability and statistics in geotechnical engineering. New Jersey, NJ, USA, Publishing house of the John Wiley and Sons, 2005. 620 p.
4. Martin C. Exact bearing capacity calculations using the method of characteristics. Proceedings of the 11th International Conference IACMAG. Graz, Austria, 2005. pp. 441–450.
5. Флорин В.А. Основы механики грунтов. Т. 2. Л.: Госстройиздат, 1961. 277 с.
6. Rankine W. On the stability of loose earth. London: Philosophical Transactions, 1857. pp. 9–27.
7. Prandtl L. Uber die Harte plastisher Korper. Gottingen: Nachrichten, 1920. pp. 340–350.
8. Цытович Н.А. Механика грунтов. М.: Высшая школа, 1983. 343 с.
9. Martin C. User guide for ABC – analysis of bearing capacity. London: Department of Engineering Science, University of Oxford, 2004. 77 p.
10. Пендин В.В., Фоменко И.К. Методология оценки и прогноза оползневой опасности. М.: ЛЕНАНД, 2015. 137 с.
11. Фоменко И.К., Кропоткин М.П. Сравнение вероятностных расчетов при анализе устойчивости откосов дорожных насыпей методом конечных элементов. Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации: Материалы Восемнадцатой Общероссийской научно-практической конференции изыскательских организаций. М.: 2023. С. 19–27. DOI: 10.25296/978-5-6050369-2-0-2023-12-1-328.
12. Горлов А.А., Фоменко И.К. Стохастический расчет осадки оснований фундаментов с использованием метода случайных конечных элементов. Геотехника, 2024, Т. ХVI, № 3, С. 28–40. DOI: 10.25296/2221-5514-2024-16-3-28-40.
13. Зеркаль О.В., Фоменко И.К., Самарин Е.Н. Вероятностный подход при моделировании устойчивости склонов: реализация и особенности. Геоэкология, 2023, № 6, С. 26–38. DOI: 10.31857/S0869780923060103.
14. Кургузов К.В., Фоменко И.К., Сироткина О.Н. Вероятностно-статистические подходы при оценке неопределенности литотехнических систем. Геоэкология, 2020, № 2, С. 80–89. DOI: 10.31857/S0869780920020071.
15. Fenton G., Griffith D. Risk assessment in geotechnical engineering. New Jersey, NJ, USA, Publishing house of the John Wiley and Sons, 2008. 480 p.
16. Lacasse S., Nadim F., Rahim A., Guttormsen T. Statistical description of characteristic soil properties. Proceedings of the Offshore technology Conference. Houston, Texas, TX, USA, 2007. DOI: 10.4043/19117-MS. 2007.
17. Vanmarcke E. Random fields: analysis and synthesis. Cambridge, UK, MIT Press, 1983. 382 p.
18. Hutapea E., Nonaka T., Julijanto R., Sin Wong. Application of 3-D finite element analysis on settlement of tank on reclamation. Conference: International Symposium on Advances in Foundation Engineering. Singapore, 2013. P. 179–184.
19. Terzaghi К., Peck R., Mesri G. Soil mechanics in engineering practice. 3rd ed. New Jersey, NJ, USA, Publishing house of the John Wiley and Sons, 1996. 663 p.
20. Фоменко И.К., Зеркаль О.В., Горлов А.А., Аверин И.В., Шубина Д.Д. Оценка сжимаемой толщи оснований фундаментов при численном моделировании (в порядке обсуждения). Промышленное и гражданское строительство, 2024, № 8, С. 65–70. DOI: 10.33622/0869-7019.2024.08.65-70.
21. Engineer Technical Letter 1110-2-547. United States Army Corps of Engineers. Engineering and Design: Introduction to Probability and Reliability Methods for Use in Geotechnical Engineering. Washington, DC, USA, Department of the Army, 1997. 14 p.
REFERENCES
1. SP 22.13330.2016. Foundations of Buildings and Structures. Moscow, Ministry of Construction of the Russian Federation Publ., 2016. 54. p. (In Russ.)
2. Tang C., Phoon K.-K. Databases for data-centric geotechnics: geotechnical structures. Boca Raton, CRC Press, 2025. 490 p.
3. Baecher G., Christian J. Reliability and statistics in geotechnical engineering. New Jersey, NJ, USA, Publishing house of the John Wiley and Sons, 2005. 620 p.
4. Martin C. Exact bearing capacity calculations using the method of characteristics. Proceedings of the 11th International Conference IACMAG. Graz, Austria, 2005. pp. 441–450.
5. Florin V.A. Fundamentals of Soil Mechanics. Vol. 2. Leningrad, Gosstroyizdat Publ., 1961. 277 p. (In Russ.)
6. Rankine W. On the stability of loose earth. London, Philosophical transactions, 1857. pp. 9–27.
7. Prandtl L. About the Hard plastisher body. Gottingen, Nachrichten, 1920. pp. 340–350. (In Germ.)
8. Tsytovich N.A. Soil mechanics. Moscow, Vysshaya Shkola Publ., 1983. 343 p. (In Russ.)
9. Martin C. User guide for ABC – analysis of bearing capacity. London, Department of Engineering Science, University of Oxford, 2004. 77 p.
10. Pendin V.V., Fomenko I.K. Methodology of assessment and prediction of landslide hazard. Moscow, LENAND Publ., 2015. 137 p. (In Russ.)
11. Fomenko I.K., Kropotkin M.P. Comparison of probabilistic calculations in the analysis of slope stability of road embankments by finite element method. Prospects for the development of engineering surveys in construction in the Russian Federation. Materials of the Eighteenth All-Russian Scientific and Practical Conference of Survey Organizations. Moscow, 2023. pp. 19–27. (In Russ.) DOI: 10.25296/978-5-6050369-2-0-2023-12-1-328.
12. Gorlov A.A., Fomenko I.K. Stochastic calculation of foundation settlements using the random finite element method. Geotechnics, 2024, vol. XVI, no. 3, pp. 28–40. (In Russ.) DOI: 10.25296/2221-5514-2024-16-3-28-40.
13. Zerkal O.V., Fomenko I.K., Samarin E.N. Probabilistic Approach in Slope Stability Modelling: Implementation and Features. Geoecology, 2023, no. 6, pp. 26–38. (In Russ.) DOI: 10.31857/S0869780923060103.
14. Kurguzov K.V., Fomenko I.K., Sirotkina O.N. Probabilistic and statistical approaches in assessing uncertainty of lithotechnical systems. Geoecology, 2020, no. 2, pp. 80–89. (In Russ.) DOI: 10.31857/S0869780920020071.
15. Fenton G., Griffith D. Risk assessment in geotechnical engineering. NJ, USA, John Wiley and Sons. New Jersey, 2008. 480 p.
16. Lacasse S., Nadim F., Rahim A., Guttormsen T. Statistical description of characteristic soil properties. Proceedings of the Offshore Technology Conference. Houston, Texas, TX, USA, 2007. DOI: 10.4043/19117-MS. 2007.
17. Vanmarcke E. Random fields: analysis and synthesis. MIT Press, Cambridge, UK, 1983. 382 p.
18. Hutapea E., Nonaka T., Julijanto R., Sin Wong. Application of 3-D finite element analysis on settlement of tank on reclamation. Conference: International Symposium on Advances in Foundation Engineering. Singapore, 2013. pp. 179–184.
19. Terzaghi K., Peck R., Mesri G. Soil mechanics in engineering practice. 3rd ed. New Jersey, NJ, USA, John Wiley and Sons, 1996. 663 p.
20. Fomenko I.K., Zerkal O.V., Gorlov A.A., Averin I.V., Shubina D.D. Evaluation of compressible layer thickness of foundation soils in numerical modeling (for discussion). Industrial and civil engineering, 2024, no. 8, pp. 65–70. (In Russ.) DOI: 10.33622/0869-7019.2024.08.65-70.
21. Engineer Technical Letter 1110-2-547. United States Army Corps of Engineers. Engineering and Design: Introduction to Probability and Reliability Methods for Use in Geotechnical Engineering. Washington, DC, USA, Department of the Army, 1997. 14 p.
