Практические методы расчета осадок оснований фундаментов во времени включают в себя как эмпирические, так и аналитические подходы. Эмпирические методы опираются на опыт и данные ранее проведенных наблюдений, что позволяет делать прогнозы осадок на основе аналогичных условий. Аналитические методы, такие как решение уравнений движения и термомеханики, позволяют более точно учитывать влияние различных факторов, таких как нагрузка, свойства грунта и климатические условия.
Одним из распространенных методов является использование численных моделей, таких как метод конечных элементов, который позволяет проводить детализированный анализ поведения грунтовых оснований под воздействием нагрузок со временем. Также важно учитывать процессы, такие как консолидирование и восстановление, чтобы более точно спрогнозировать динамику осадок фундаментов. В дальнейшем это способствует оптимизации проектирования и повышению надежности зданий и сооружений.
Расчет осадок оснований во времени
Осадки зданий и сооружений могут развиваться в течение достаточно длительного времени. Если в песчаных грунтах осадки, обычно, заканчиваются за время строительства, то на слабых водонасыщенных грунтах, как правило, величина полной осадки достигается в разное время (от нескольких лет до десятков и даже сотен лет). Длительность протекания осадок во времени зависит от многих факторов: водопроницаемости и ползучести скелета грунта, деформируемости всех его компонентов (поровой воды, включений воздуха, паров и газов, органических веществ и др.). В водонасыщенных глинистых грунтах возможны значительные осадки (до сотен сантиметров), которые весьма медленно затухают, что создает большие затруднения для строителей. Поэтому расчет и прогноз скорости протекания осадок грунтов снования во времени представляют для механики грунтов большой интерес.
Решение поставленной задачи возможно с помощью теории фильтрационной консолидации. Согласно этой теории величину осадки фундамента на слабых водонасыщенных грунтах в любой промежуток времени можно определить по выражению 
С учетом степени консолидации U осадка слоя грунта в момент времени t определяется по выражению 
В формулах (4.28) и (4.29) показатель степени N при основании натуральных логарифмов е носит название фактора времени.Для случая равномерного уплотнения слоя грунта его значение определяется выражением 
где cv = kf/(mvyw) — коэффициент консолидации грунта, имеющий размерность м 2 /год; kf — коэффициент фильтрации грунта; И — толщина уплотняемого слоя; mv — коэффициент относительной сжимаемости; yw — удельный вес воды. Для облегчения расчета осадок S, разработаны таблицы, связывающие U и N. Задавшись последовательно значениями степени консолидации Q (с шагом по 0,1 U), из таблицы выбирают соответствующее значение N, для которого из формулы (4.30) определяют время t. Величина осадки St, соответствующая этому времени, вычисляется из выражения (4.27).
График развития осадки фундамента во времени имеет вид, представленный на рис. 4.8. 
Рис. 4.8. График изменения осадки фундамента во времени В практике встречаются следующие случаи нагружения и развития эпюры уплотняющих напряжений в основании (рис.
4.9). Случай «О» соответствует одномерной задаче уплотнения при сплошной нагрузке, случай «1» характерен для осадок во времени грунта, уплотняющегося под действием собственного веса, случай «2» отвечает осадкам во времени фундаментов конечных размеров. Ниже приведены значения N и U для всех рассмотренных случаев (табл. 4.7). 
Таблица 4.7 Значения N в зависимости от U
Механика грунтов, основания и фундаменты. Ухов С.Б. (ред.). 2007
В учебном пособии даны основные сведения о природе грунтов и показателях их физических свойств. Рассмотрены механические свойства, напряженно-деформированное состояние и закономерности поведения грунтов под нагрузками и при воздействиях.
Приведены типы и конструкции фундаментов зданий и сооружений, применяемых в промышленном и гражданском строительстве, и методы их расчетов. Широко освещены вопросы реконструкции и усиления фундаментов, а также строительства в условиях стесненной городской застройки. Для студентов строительных специальностей вузов. Может быть полезно инженерно-техническим, научным работникам и аспирантам, специализирующимся в этой области.
Часть 1. Механика грунтов
Глава 1. Состав, строение и состояние грунтов 1.1. Грунтовые основание. Происхождение грунтов 1.2. Состав грунтов 1.3. Форма, размеры и взаимное расположение частиц в грунте 1.4.
Структурные связи между частицами грунта 1.5. Трещины и их влияние на свойства грунтов
Глава 2. Физические характеристики, классификация грунтов, строение оснований 2.1. Основные физические характеристики грунтов 2.2. Классификация грунтов 2.3. О связи физических и механических характеристик грунтов 2.4. Геологическое строение оснований 2.5. Грунты с неустойчивыми структурными связями
Глава 3. Экспериментально-теоретические предпосылки механики грунтов 3.1. Постановка задач в механике грунтов 3.2. Особенности деформирования грунтов 3.3. Основные расчетные модели грунтов
Глава 4. Механические свойства грунтов 4.1. Общие положения 4.2. Деформируемость грунтов 4.3. Водопроницаемость грунтов 4.4. Прочность грунтов 4.5.
Полевые методы определения характеристик деформируемости и прочности грунтов 4.6. Определение расчетных характеристик механических свойств грунтов
Глава 5. Определение напряжений в массивах грунтов 5.1. Основные положения 5.2. Определение напряжений по подошве фундаментов и сооружений 5.3. Определение напряжений в грунтовом массиве от действия местной нагрузки на его поверхности 5.4. Определенна напряжений в массиве грунтов от действия собственного веса
Глава 6. Прочность, устойчивость грунтовых массивов и давление грунтов на ограждения 6.1. Значение вопроса. Основные положения 6.2. Критические нагрузки на грунты основания 6.3. Практические способы расчета несущей способности и устойчивости оснований 6.4.
Устойчивость откосов и склонов 6.5. Давление грунтов на ограждающие конструкции 6.6. Длительная устойчивость откосов, склонов и удерживающих конструкций
Глава 7. Деформации грунтов и расчет осадок оснований сооружений 7.1. Значение вопроса. Основные положения 7.2. Теоретические основы расчета осадок оснований фундаментов 7.3. Практические методы расчета конечных деформаций оснований фундаментов 7.4.
Практические методы расчета осадок оснований фундаментов во времени 7.5. Особые случаи расчета, осадок оснований фундаментов
Глава 8. Приложение численных методов расчета к задачам механики грунтов 8.1. Общие положения 8.2. Основные положения МКР и МКЭ 8.3. Расчет осадок фундамента методами линейной и нелинейной механики грунтов
Часть 2. Основания и фундаменты
Глава 9. Общие принципы проектирования оснований и фундаментов 9.1. Основные положения 9.2. Общая оценка взаимодействия сооружений и оснований 9.3. Принципы расчетов оснований по предельным состояниям 9.4. Мероприятия по уменьшению деформаций оснований и их влияния на сооружения 9.5. Технико-экономическое обоснование принимаемых решений
Глава 10. Фундаменты мелкого заложения 10.1. Основные сведения 10.2. Конструкции фундаментов мелкого заложения 10.3. Расчет фундаментов мелкого заложения 10.4. Основные положения проектирования гибких фундаментов
Глава 11. Свайные фундаменты 11.1. Классификация свай и свайных фундаментов 11.2. Взаимодействие свай с окружающим грунтом 11.3. Расчет несущей способности свай при действии вертикальных нагрузок 11.4.
Расчет несущей способности свай при действии горизонтальных нагрузок 11.5. Расчет и проектирование свайных фундаментов 11.6. Особенности технологии производства работ при устройстве свайных фундаментов
Глава 12. Инженерные методы преобразования строительных свойств оснований 12.1. Общие положения 12.2. Конструктивные методы улучшения работы грунтов 12.3. Поверхностное и глубинное уплотнение грунтов и искусственных оснований 12.4. Закрепление грунтов
Глава 13. Фундаменты глубокого заложения. Заглубленные сооружения 13.1. Опускные колодцы 13.2. Кессоны 13.3.
Тонкостенные оболочки и буровые опоры 13.4. «Стена в грунте» 13.5. Анкеры в грунте
Глава 14. Проектирование котлованов. Защита подвалов и фундаментов от подземных вод и сырости 14.1. Общие положения 14.2. Основные размеры котлованов.
Обеспечение устойчивости стенок котлованов 14.3. Защита котлованов от подтопления 14.4. Защита помещений и фундаментов от подземных вод и сырости
Глава 15. Фундаменты на структурно-неустойчивых грунтах 15.1. Общие положения 15.2. Фундаменты в районах распространения вечномерзлых грунтов 15.3. Фундаменты на лессовых просадочных грунтах 13.4. Фундаменты на набухающих грунтах 15.5. Фундамент на слабых глинистых водонасыщенных и заторфованных грунтах 15.6.
Фундаменты на засоленных грунтах 15.7. Фундаменты на насыпных грунтах
Глава 16. Фундаменты на скальных и элювиальных грунтах, закарстованных и подрабатываемых территориях 16.1. Проектирование фундаментов на скальных и элювиальных грунтах 16.2. Особенности строительства на закарстованных территориях 16.3. Проектирование фундаментов на подрабатываемых территориях
Глава 17. Фундаменты при динамических воздействиях 17.1. Особенности динамических воздействий на сооружения и грунты основания 17.2. Фундаменты под машины и оборудование с динамическими нагрузками 17.3. Фундаменты в условиях сейсмических воздействий
Глава 18. Реконструкция и ремонт фундаментов, укрепление их оснований, строительство в условиях стесненной застройки городов 18.1. Общие положения 18.2. Причины, вызывающие необходимость укрепления оснований и усиления фундаментов 18.3. Последовательность проектирования оснований и фундаментов реконструируемых зданий 18.4.
Ремонт и усиление фундаментов, закрепление грунтов оснований 18.5. Возведение фундаментов вблизи существующих зданий
Предисловие
Любое здание или сооружение строится на грунтовом основании, возводится из грунта как строительного материала или располагается в толще грунта. Его прочность, устойчивость и нормальная эксплуатация определяются не только конструктивными особенностями сооружения, но и свойствами грунта, условиями взаимодействия сооружения и основания.
Стоимость фундаментов составляет в среднем 12% от стоимости сооружений, трудозатраты нередко достигают 15% и более от общих затрат труда, а продолжительность работ по возведению фундаментов доходит до 20% срока строительства сооружения. При возведении заглубленных частей здания, а также при строительстве в сложных грунтовых, условиях эти показатели значительно увеличиваются. Следовательно, совершенствование проектных и технологических решений в области фундаментостроения приводит к большой экономии материальных и трудовых ресурсов, сокращению сроков строительства зданий и сооружений.
В проектировании фундаментов непосредственно принимают участие 10. 15 тыс. специалистов, а с учетом многопрофильности труда проектировщиков — значительно больше. Десятки тысяч инженеров заняты в изысканиях для строительства, на работах, связанных с подготовкой оснований, строительством фундаментов, подземных и заглубленных сооружений. Наконец, каждый инженер- строитель независимо от профиля его деятельности должен отчетливо представлять себе взаимосвязь сооружений и оснований, умет оценивать их влияние друг на друга.
Сказанное позволяет сделать вывод о важности изучения проблем, связанных с фундаментостроением, при подготовке инженеров-строителей. Авторы стремились отразить в настоящем учебном пособии современные положения механики грунтов и методы фундаментостроения, обеспечивающие будущим специалистам необходимые знания для их практической деятельности.
В 1994 г. вышел в свет учебник «Механика грунтов, основания и фундаменты», созданный коллективом сотрудников Московского государственного строительного университета под общим руководством и редакцией акад. РИА, д-ра техн. наук, проф. С. Б. Ухова и допущенный Государственным комитетом Российской Федерации по высшему образованию в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Промышленное и гражданское строительство». Выпуск учебника был осуществлен издательством АСВ.
В течение последующих лет авторы провели работу по пересмотру содержания учебника с целью усовершенствования методологии изложения, развития разделов, требующих освещения современных теоретических и экспериментальных основ механики грунтов, расчетно-конструктивной базы и элементов технологии в области фундаментостроения и подземного строительства, и готовили второе, издание учебника.
В соответствии с введенным в 1999 г. Министерством образования Российской Федерации Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования ранее существовавшая дисциплина «Механика грунтов, основания и фундаменты» распределена на два блока: «Механика грунтов» — блок общепрофессиональных дисциплин; «Основания и фундаменты» — блок дисциплин специальности. Указанное обстоятельство поставило формальный барьер для второго издания труда в качестве учебника с традиционным названием. Настоящая редакция труда выходит в свет в качестве учебного пособия.
Учебное пособие составлено в соответствии с Примерными программами курсов «Механика грунтов» и «Основания и фундаменты» для высших учебных заведений по специальности 2903 «Промышленное и гражданское строительство».
Пособие может быть использовано студентами других строительных специальностей, а также будет полезно инженерно-техническим, научным работникам и аспирантам, специализирующимся в этой области.
Учебное пособие подготовлено коллективом авторов под руководством д-ра тех. наук, проф. С.Б. Ухова. Им же написаны введение, главы 4, 9, 17. Главы 1 и 2 написаны д-ром геолог.- минералог. наук, проф. С.Н. Чернышевым и проф. С.Б.
Уховым совместно; главы 6, 12, 15 — канд. техн. наук, проф. В.В. Семеновым; главы 8 и 16 — В.В. Семеновым и С.Б. Уховым совместно; главы 10, 11, 13, 14 — канд. техн. наук, проф. В.В. Знаменским; гл. 18 — В.В.
Знаменским и С.Б. Уховым совместно; главы 3, 5, 7 и 4.5 — д-ром техн. наук, проф. З.Г. Тер-Мартиросяном совместно с проф. С.Б.
Уховым.
Авторы благодарны д-ру техн. наук, проф. М.Ю. Абелеву и д-ру техн. наук, проф. М. В. Малышеву за полезные советы при подготовке настоящего издания.
Авторы выражают искреннюю признательность рецензентам: сотрудникам кафедры строительных конструкций и сооружений Российского университета дружбы народов и особенно — заведующему кафедрой д-ру техн. наук, проф. Б.И. Дидуху за ценные замечания, которые были учтены при переработке книги.
Особую симпатию и благодарность коллектив авторов выражает редактору издательства «Высшая школа» Т. Ф. Мельниковой, бет творческого участия которой выход в свет этой работы был бы невозможен.
