СП РК 3.04-103-2014 ОСНОВАНИЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ (ҚР ЕЖ 3.04-103-2014) - 7

СП РК 3.04-103-2014

 

7 

4.2 Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов  

 
4.2.1 Физико-механические характеристики грунтов определяют для  использования 

их значений при: 

- классификации грунтов основания и выделении ИГЭ; 
-  определении одних  показателей  через  другие  с  помощью  функциональных  или 

корреляционных зависимостей; 

- решении задач проектирования оснований гидротехнических сооружений.  
4.2.2 Для  классификации  грунтов  и  проектирования  оснований  гидротехнических 

сооружений определяют экспериментально и вычисляют классификационные   и физико-
механические показатели, а также дополнительные характеристики грунтов:  

- давление предуплотнения

c

p



;  

-  угол внутреннего  трения  и  удельное  сцепление  в  эффективных  напряжениях 





, 

c



и в полных напряжениях 



, 

c

;  

- сопротивление недренированному сдвигу 

u

s

;  

- коэффициент поперечной деформации 



;  

- коэффициент фильтрации 

k

;  

- коэффициент консолидации 



c

;  

- параметры ползучести 

crp



и 

crp

,

1



(по теории наследственной ползучести); 

-  показатели фильтрационной  прочности  грунтов  (местный  и  осредненный 

критические градиенты напора 

cr

l

, 

m

cr

l

,

 и критические скорости фильтрации);  

- скорости распространения продольных и поперечных волн в массиве;  

- динамическое сопротивление недренированному сдвигу 

d

u

s

;  

- динамический модуль сдвига 

d

G

;  

- динамический модуль объемного сжатия 

d

K

;  

- динамический коэффициент затухания (демпфирования) 

d

D

;  

- удельное водопоглощение 

q

;  

- коэффициент упругой водоотдачи грунта 

1



;  

- коэффициент гравитационной водоотдачи грунта 



; 

-  параметры трещин (модуль трещиноватости 

j

M

, углы падения 

d

j

,



и простирания 

l

j

,



, длину

j

l

, ширину раскрытия 

j

b

);  

-  параметры заполнителя  трещин  (степень  заполнения,  состав,  характеристики 

свойств);  

- коэффициент морозного пучения 

h

K

;  

- удельную нормальную и касательную силы пучения 

h



и

h



;  

-  предел прочности  элементарного  породного  блока  скального  грунта  на  одноосное 

сжатие 

c

R

;  

- предел прочности отдельности скального грунта на одноосное растяжение 

B

R

;  

- предел прочности массива скального грунта на растяжение 

m

t

R

,

и сжатие 

m

c

R

,

;  

СП РК 3.04-103-2014

 

8 

- предел прочности массива на сдвиг 

s

R

;  

- липкость (предел адгезионной прочности глинистых грунтов)

L

;  

- теплопроводность талого грунта 

th



;  

- теплопроводность мерзлого грунта 

f



;  

- объемную теплоемкость талого грунта 

th

c

;  

- объемную теплоемкость мерзлого грунта 

f

c

;  

- коэффициент сжимаемости мерзлого грунта 

f



;  

- коэффициент сжимаемости оттаивающего грунта 



;  

- коэффициент оттаивания 

th

A

;  

- коэффициент трения на контакте сооружения с грунтом 

s

tg



.  

4.2.3 Нормативные значения характеристик грунтов 

n

X

  устанавливаются на основе 

результатов  полевых  и  лабораторных  исследований,  проводимых  в  условиях, 
максимально  приближенных  к  условиям  работы  грунта  в  рассматриваемой  системе 
"сооружение-основание".  За  нормативные  значения  всех  характеристик  принимают  их 
средние статистические значения.  

Расчетные значения характеристик грунтов 

X

 определяются по формуле:  

 

 

g

n

X

X



/



,  

 (3) 

  

где 

g



- коэффициент надежности по грунту. 

4.2.4 Расчетные значения характеристик грунтов 

s

tg



, 

c

, 

u

s

,



 и 

c

R

для расчетов по 

предельным  состояниям  первой  группы  обозначаются 

I

tg



, 

I

c

, 

uI

s

, 

I



и 

cI

R

,  второй 

группы  - 

II

tg



, 

II

c

, 

uII

s

, 

II



и 

cII

R

.  При  определении  расчетных  значений 

I

tg



, 

I

c

, 

uI

s

, 

I



и 

cI

R

коэффициент  надежности  по  грунту 

g



определяется  при  односторонней 

доверительной вероятности 

95

,

0





. Расчетные значения характеристик для расчетов по 

предельным  состояниям  второй  группы    принимают    равными  нормативным,  т.е.  при 
значении 

1



g



.  

4.2.5 При  проектировании  системы  "сооружение-основание"  учитывают  возможное 

изменение  физико-механических  характеристик  грунтов  в  процессе  возведения  и 
эксплуатации  сооружения,  связанное  с  изменением  гидрогеологического  режима, 
напряженно-деформированного  состояния  основания,  последовательностью  и  условиями 
ведения  строительных  работ,  искусственным  регулированием  физико-механических 
свойств грунтов.  

4.2.6 Расчетные  значения  характеристик 

I

tg





, 

I

c



  и 

uI

s

  вычисляют,  используя 

коэффициент надежности по грунту 

g



 при 

95

,

0





. Если полученное значение 

g



будет 

более  1,25  (для  илов  -  1,4)  или  менее  1,05,  то  его      принимают  соответственно  равным 

25

,

1



g



 (для илов  - 1,4) и 

05

,

1



g



. Расчетные значения характеристик 

II

tg





, 

II

c



 и 

uII

s

  

принимают равными их нормативным значениям.  

СП РК 3.04-103-2014

 

9 

4.2.7 Для грунтов оснований сооружений I-III классов дополнительно к испытаниям 

лабораторными  методами  проводят  испытания  в  полевых  условиях  методами 
статического  и  динамического  зондирования,  вращательного  среза,  а  для  оснований 
бетонных  и  железобетонных  сооружений  -  методом  сдвига  штампов.  Испытания 
указанными  методами  и  определение  по  их  результатам  нормативных  значений 
характеристик 

n

tg





, 

n

c



  и 

uII

s

  следует  проводить  для  ситуаций,  соответствующих 

основным расчетным случаям в периоды строительства и эксплуатации сооружения.  

4.2.8 При  испытаниях  крупнообломочных  грунтов      применяют  моделирование 

гранулометрических  составов  и  методов,  включающих  получение  экспериментальных 
зависимостей  характеристик  прочностных  и  деформационных  свойств  испытываемого 
грунта от параметров плотности сложения и гранулометрического состава.  

4.2.9 Нормативные  значения  статического  модуля  деформации 

n

E

  нескальных 

грунтов определяют по результатам полевых штамповых и прессиометрических опытов, а 
также по результатам компрессионных испытаний и (или) испытаний методом трехосного 
сжатия.  Для  грунтов  оснований  и  грунтовых  сооружений  I  и  II  классов  проведение 
испытаний  методом  трехосного  сжатия  является  обязательным.  Траектории  нагружения 
образцов и методики обработки результатов  испытаний  учитывают историю нагружения 
грунтового  массива  (величину  давления  предуплотнения 

c

p



  и  степень  переуплотнения 

грунта),  диапазоны  изменения  напряжений  в  РГЭ  и  метод  расчета  или  модельного 
исследования, для которых предназначены расчетные характеристики. В том случае если 
ожидаемое  максимальное  давление  на  элемент  основания  превышает  давление 
предуплотнения 

c

p



,  определяют  не  только  вторичный 

E



,  но  и  первичный 

E



  модули 

деформации. Вторичный модуль 

E



 определяется по компрессионной кривой в интервале 

напряжений  от  бытового  на  изучаемой  глубине  до 

c

p



.  Первичный  модуль 

E



 

определяется по компрессионной кривой в интервале напряжений от 

c

p



до максимального 

ожидаемого  напряжения  на  изучаемой  глубине.  Нормативные значения 

n

E



  и 

n

E



 

назначаются  постоянными или переменными по глубине. Модуль деформации скальных 
грунтов на стадии обоснования инвестиций определяется с помощью сейсмоакустических 
методов.  Расчетные значения  модулей  деформации 

E



и 

E



  принимают  равными 

нормативным.  

4.2.10 Коэффициент  уплотнения 

a

  определяется  методом  компрессионного  либо 

трехосного  сжатия.  Расчетные  значения  коэффициента  уплотнения  принимают  равным 
нормативным.  

4.2.11 Нормативные 

значения  коэффициентов  поперечной  деформации 

n



 

 

определяются 

по 

результатам 

испытаний 

методом 

трехосного 

сжатия 

по 

консолидированно-дренированной  схеме  с  независимым  измерением  продольных  и 
поперечных  деформаций  образца  грунта.  Значения 

n



  определяют  как  средние 

арифметические  частных  значений  этой  характеристики,  полученных  в  отдельных 
испытаниях,  или  как  значения,  устанавливаемые  по  осредненным  зависимостям 
измеряемых в опытах величин.  

Расчетные значения коэффициента поперечной деформации 



 принимают равными 

СП РК 3.04-103-2014

 

10 

нормативным.  

При отсутствии экспериментальных значений 



  расчетные  значения  коэффициента 

при обосновании  принимаются по Таблице 2. 

 

Таблица 2 -

 

Коэффициент поперечной деформации 



 

Грунты  

Коэффициент поперечной деформации 



 

 

немерзлое состояние 

твердомерзлое состояние 

Глины при:  

 

 

0

L

I



  

0,20-0,30  

0,30-0,35  

0

0, 25

L

I





  

0,30-0,38  

0,35-0,39  

0, 25

L

I



 

0,38-0,45  

0,39-0,41  

Суглинки  

0,35-0,37  

0,27-0,33  

Пески и супеси  

0,30-0,35  

0,20-0,30  

Крупнообломочные грунты  

0,27  

0,20-0,25  

Примечание - Меньшие значения  принимаются при большей плотности грунта. 

 

 
4.2.12 Для обоснования безопасной и надежной работы грунтов оснований ГТС при 

действии динамических нагрузок и воздействий производят:  

- оценку величины динамического сопротивления недренированному сдвигу 

d

u

s

; 

-  оценку динамики  роста  избыточного  порового  давления  в  несвязных  и  связных 

грунтах  в  процессе  динамического  воздействия  и  его  величины  после  завершения 
динамического воздействия;  

-  оценку величины  постциклической  прочности  грунтов  (прочности  грунтов  после 

завершения динамического воздействия);  

-  оценку динамических  модулей  сдвига 

d

G

, объемного сжатия 

d

K

и коэффициента 

демпфирования 

d

D

в  процессе  динамического  воздействия,  которые  необходимы  для 

определения  возникающих  в  грунте  дополнительных  деформаций  и  сдвигающих 
напряжений;  

-  оценку величины  дополнительных  осадок  и  кренов  сооружения  и  грунтового 

основания вследствие динамического воздействия.  

Под динамическими  воздействиями  понимают  напряжения  и  деформации, 

возникающие  в  грунтовом  основании  при  совместной  работе  системы  "сооружение-
основание"  и  действии  сейсмических,  волновых  или  ледовых  нагрузок.  Каждая  из 
нагрузок  характеризуется  своей  продолжительностью 

T

,  характерной  частотой 

f

, 

пиковыми  значениями  касательных  напряжений 

max



и 

min



.  Указанные  характеристики 

есть  результат  построения  модели  внешнего  воздействия,  существенно  упрощающий 
реальный,  негармонический  и  нерегулярный  характер  силового  взаимодействия 
сооружения с грунтовым основанием. 

4.2.13 Динамические  параметры  прочности  грунтов  являются  интегральными 

характеристиками и одновременно зависят как от физико-механических свойств грунтов, 
так и от параметров внешних воздействий. Метод определения параметров прочности при 

СП РК 3.04-103-2014

 

11 

динамических 

воздействиях 

- 

расчетно-экспериментальный 

с 

использованием 

последовательных  приближений.  Прочность  грунтов  при  динамических  воздействиях 
определяют  на  основе  гипотезы  о  возможности  линейного  независимого  суммирования 
результатов  внешних  воздействий  (накопления  повреждений)  Палмгрена-Майнера. 
Основой  расчетно-экспериментальных  оценок  динамических  характеристик  являются 
результаты  полевых  (статическое  зондирование,  ультразвуковое  зондирование, 
сейсмозондирование) и лабораторных испытаний грунтов.  

4.2.14 Задача лабораторных экспериментальных исследований - определение уровня 

циклических напряжений при заданном уровне статических напряжений, выдерживаемых 
грунтом  до  разрушения  (в  условиях  заданного  НДС).  Программой  испытаний 
учитываются  различные  потенциальные  формы  потери  устойчивости  системы 
"сооружение-основание",  а  также  прогнозируемые  уровни  статических  и  циклических 
напряжений в основании.  

4.2.15 Динамические  характеристики  прочности  связанных  и  несвязных  грунтов 

определяют  в  долях  от  статической  прочности  и  устанавливают  для  каждого  вида 
воздействий  индивидуально.  Параметрами  для  сравнения  выступают  эффективный  угол 
внутреннего трения 



 для несвязных грунтов и сопротивление недренированному сдвигу 

u

s

  для  связных  грунтов,  полученные  по  результатам  статических  испытаний.  Для 

несвязных грунтов при ограниченной дренирующей способности основания и однородном 
напряженно-деформированном  состоянии  прочность  описывается  введением  так 
называемого динамического угла трения:  

 

0

1

















U

tg

tg

СП

Д

, 

 

где 

U



- накопленное за время расчетного воздействия избыточное поровое давление.  

4.2.16 Нормативные  значения  параметров  ползучести 

n

crp

,



  и 

n

crp

,

,

1



 

определяются 

как  средние  арифметические  частных  значений  этих  характеристик,  полученные  для 
расчетов  осадок  по  результатам  компрессионных  испытаний  и  для  расчетов 
горизонтальных  смещений  -  по  результатам  сдвиговых  испытаний.  При  этом  испытания 
проводятся  с  фиксацией  деформаций  во  времени  на  каждой  ступени  нагрузки.  Частные 
значения 

crp



и 

crp

,

1



 определяют исходя из зависимости:  

 

 































t

i

crp

i

crp

i

i

t

i

crp

e

,

,

1

1

1

,

,

1

,

,

0

,







, 

(4) 

  

где 

i

t

,



-  частные  значения  деформаций  компрессионного  сжатия  (при  компрессионных 

испытаниях) или деформаций сдвига (при сдвиговых испытаниях) в момент времени 

t

;  

i

,

0



- частные  значения  мгновенной  деформации  компрессионного  сжатия  (при 

компрессионных  испытаниях)  или  деформации  сдвига  (при  сдвиговых  испытаниях). 
Расчетные значения 

n

crp

,



и 

n

crp

,

,

1



  принимают равными нормативным.  

СП РК 3.04-103-2014

 

12 

4.2.17 Нормативное  и  равное  ему  расчетное  значение  коэффициента  консолидации 

v

n

v

c

c



,

 

определяется  как  среднее  арифметическое  из  частных  значений  этой 

характеристики,  полученных  по  результатам  испытаний  в  одометрах  (применительно  к 
одномерной задаче). 

v

c

- определяется методом трехосного сжатия по консолидированно-

недренированной схеме (Приложение Б).  

4.2.18  За  нормативное  значение  коэффициента  фильтрации 

n

k

  принимают  среднее 

арифметическое  частных  значений  коэффициента  фильтрации  грунта,  определяемых 
(применительно к ламинарному движению воды по закону Дарси)  на основе результатов 
испытаний грунта на водопроницаемость в лабораторных или полевых условиях с учетом 
воспринимаемого  грунтом  геостатического  давления  и  нагрузок,  возникающих  после 
возведения  сооружения,  а  также  с  учетом  структурных  особенностей  грунта.  При  резко 
выраженной фильтрационной анизотропии, когда водопроницаемость грунта изменяется в 
зависимости от направления более чем в 5 раз,  определяют коэффициенты фильтрации по 
главным  осям  анизотропии.  Расчетные  значения  коэффициента  фильтрации  принимают 
равными нормативным.  

4.2.19 Расчетные  значения  осредненного  критического  градиента  напора 

m

cr

l

,

в 

основании сооружения с дренажем  принимают по Таблице 3.  

 

Таблица 3 - Расчетный осредненный критический градиент напора 

m

cr

I

,

 

Грунт  

Расчетный осредненный критический градиент напора 

m

cr

I

,

 

Песок: 

 

мелкий  

0,32  

средней крупности  

0,42  

крупный  

0,48  

Супесь  

0,6  

Суглинок 

0,8  

Глина  

1,35  

 
4.2.20 Нормативные значения коэффициентов упругой и гравитационной водоотдачи 

n

,

1



  и 

n



  определяют  по  результатам  натурных  наблюдений  за  изменением  напоров  и 

уровней  воды  в  измерительных  скважинах,  установленных  в  ИГЭ  основания,  при 
фиксации напора в заданной точке (например, в опытной скважине). Расчетные значения 
коэффициентов 

1



 и 



 принимают равным нормативным.  

4.2.21 Липкость  (адгезионную  прочность)  грунта 

L

определяют  путем  отрыва 

образца  материала  от  грунтового  массива.  Расчетное  значение  липкости  принимают 
равным нормативному.  

4.2.22 Расчетное  значение  коэффициента  трения  на  контакте  негрунтового 

сооружения  с  грунтом  основания, 

s

tg





в  случае  отсутствия  результатов  прямых 

определений  назначается  не  более  2/3  величины 





tg

грунта  верхнего  слоя  основания, 

контактирующего с поверхностью сооружения.  

4.2.23 Нормативные  значения  предела  прочности  образца  скального  грунта  на 

СП РК 3.04-103-2014

 

13 

одноосное  сжатие 

n

c

R

,

и  одноосное  растяжение 

n

t

R

,

,  а  также  предела  прочности  массива 

скального  грунта  на  одноосное  растяжение 

n

m

t

R

,

,

и  одноосное  сжатие 

n

m

c

R

,

,

  определяют 

как  средние  арифметические  частных  значений  этих  характеристик,  полученных  в 
отдельных испытаниях методами сжатия и растяжения соответственно в лабораторных и в 
полевых  условиях.  В  лабораторных  условиях  применяют  косвенные  методы  испытаний 
(например, с использованием соосных пуансонов, сферических индикаторов).  

4.2.24 Частные  значения  пределов  прочности  на  сжатие  и  растяжение  массива, 

определяют  экспериментально  в  полевых  условиях:  на  сжатие  -  методом  одноосного 
сжатия  скальных  целиков,  на  растяжение  -  методом  отрыва  бетонных  штампов  (по 
контакту  бетон-скала)  или  скальных  целиков  (по  массиву  или  трещинам)  в  условиях 
одноосного  растяжения.  Расчетные значения  характеристик  прочности 

I

c

R

,

и 

I

t

R

,

 

определяют при односторонней доверительной вероятности 

95

,

0





. Расчетные значения 

II

c

R

,

, 

II

t

R

,

, 

II

m

c

R

,

,

и 

II

m

t

R

,

,

 принимаются равными их нормативным значениям.  

4.2.25 Нормативные  значения  параметров 

n

tg



и 

n

c

массивов  скальных  грунтов  при 

статических  воздействиях  определяют  для  всех  потенциально  опасных  расчетных 
поверхностей  или  элементарных  площадок  сдвига  по  результатам  полевых  или 
лабораторных  (в  том  числе  модельных)  испытаний,  проводимых  методом  медленного 
среза (сдвига) бетонных штампов или скальных целиков.  

4.2.26 Обработку результатов испытаний для определения нормативных и расчетных 

значений 



tg

 и 

c

 производят   как для нескальных грунтов.  

4.2.27 Для  оснований  сооружений  III  и  IV  классов,  а  также  для  оснований 

сооружений I и II классов на стадии технико-экономического обоснования строительства 
расчетные значения 

II

I

tg

,



и 

II

I

c

,

, предназначенные для расчетных схем,   принимают  по 

Таблице  5  с  использованием  аналогов,  корреляционных  связей  и  т.д.  Значения 

II

I

tg

,



  и 

II

I

c

,

для оснований сооружений I и II классов на стадиях проекта и рабочей документации, 

при  соответствующем  обосновании,      принимают    по  этой  таблице,  если  расчеты  с 
использованием этих характеристик не определяют габариты сооружений. Данными этой 
таблицы  пользуются  во  всех  случаях  при  определении  значений 



tg

  и 

c

, 

предназначенных для составления инженерно-геологических схем (моделей).  

4.2.28 Для определения 

n

tg



, 

n

c

и на их основе 

II

I

tg

,



, 

II

I

c

,

 при динамических (в том 

числе сейсмических) воздействиях   проводят испытания по специально разрабатываемой 
методике.  Допускается  значения 

II

I

tg

,



, 

II

I

c

,

,  соответствующие  эффективным 

напряжениям, принимать равными значениям при статических воздействиях. 

4.2.29 Деформационные  характеристики  массивов  скальных  пород  (

n

E

,

n

v

) 

определяют по результатам испытаний как методами статического нагружения скального 
грунта  (

n

E

  и 

n

v

),  так  и  динамическими  (сейсмоакустическими  или  ультразвуковыми) 

методами по результатам измерения скоростей продольных 

n

p

,



 и поперечных 

n

s

,



 волн. 

Для определения  частных  значений  статических  деформационных  характеристик 

используются  зависимости,  полученные  решением  краевых  задач  теории  упругости  с 

СП РК 3.04-103-2014

 

14 

граничными  условиями,  соответствующими  условиям  нагружения  при  испытаниях. 
Частные  значения  скоростей  упругих  волн  определяют  по  фиксируемому  в  испытаниях 
времени прохождения волн между источником и приемником импульсов.  

При проведении  как  динамических,  так  и  статических  испытаний  для  учета 

возможного влияния на искомые параметры таких факторов, как различные инженерные 
мероприятия  (выемка  скалы, 

укрепительные  инъекции),  так  и  вызванные 

трещиноватостью  (анизотропия,  неоднородность,  нелинейная  деформируемость  пород, 
ползучесть) тщательно выбирают место и условия проведения испытаний или используют 
обоснованные корректирующие коэффициенты.  

4.2.30 Нормативные  значения  характеристик  деформируемости  массивов  скальных 

грунтов  и  упругих  динамических  характеристик  для  ИГЭ  и  (или)  РГЭ  определяют  как 
средние арифметические частных значений этих характеристик, полученных в отдельных 
испытаниях.  Нормативные  значения 

n

E

  и 

n

v

  определяют        из  корреляционной 

зависимости  между  статической  (

n

E

  и 

n

v

)  и  динамической  (

n

p

,



  или 

n

s

,



) 

характеристиками,  установленными  при  сопоставлении  частных  сопряженных  значений 
этих  характеристик,  полученных  в  одних  и  тех  же  точках  массива,  расположенных  в 
разных  ИГЭ  и  (или)  РГЭ  исследуемого  основания.  Для РГЭ  нормативные  значения 

n

E

, 

n

v

, 

n

p

,



, 

n

s

,



  определяются по единой нормативной зависимости данной характеристики 

от координаты.  

4.2.31  Значение  модуля  деформации 

II

E

,  используемого  в  оценках  смещений 

сооружений  и  оснований,  определяют  при  односторонней  доверительной  вероятности 

85

,

0





,  а  значения 

I

E

  используемые  в  оценках  устойчивости,  -  при 

9

,

0





. 

При проведении  как  динамических,  так  и  статических  экспериментальных  исследований 
учитывают  возможное  влияние  на  искомые  параметры  таких  факторов,  как  различные 
инженерные  мероприятия  (выемка  скалы,  укрепительные  инъекции),  вызванные 
трещиноватостью  (анизотропия,  неоднородность,  нелинейная  деформируемость  пород, 
ползучесть), а также выявленные особенности строения и свойств грунта.  

4.2.32 Нормативные  значения  коэффициента  фильтрации 

n

k

  и  удельного 

водопоглощения 

n

q

  определяют  как  средние  арифметические  значения  результатов, 

полученных  при  испытаниях,  выполненных  одинаковым  методом.  В  сложных 
гидрогеологических  условиях  (резко  выраженная  анизотропия  фильтрационных  свойств, 
карст, неопределенность граничных условий и др.) нормативное значение 

n

k

 определяют 

по  результатам  испытаний  в  кусте  скважин.  При  определении 

n

k

и 

n

q

    учитывают 

напряженное  состояние  грунта  в  изучаемой  зоне  основания  и  его  влияние  на 
фильтрационные  характеристики  скального  массива.  Расчетные значения  коэффициента 
фильтрации 

k

и удельного водопоглощения 

q

 принимают равными нормативным.  

4.2.33 Нормативные  значения  критической  скорости  движения  воды  в  трещинах 

(прослойках,  тектонических  зонах  дробления) 

n

j

cr

,

,



,  определяют  по  результатам 

суффозионных  испытаний  заполнителя  трещин  (прослоек,  зон  дробления)  и  образцов 
самих  породных  блоков.  Расчетные значения 

j

cr

,



  принимают  равным    нормативным. 

СП РК 3.04-103-2014

 

15 

Для оснований  сооружений  III  и  IV  классов,  а  при  соответствующем  обосновании  и  для 
оснований сооружений I и II классов значения 

j

cr

,



   определяют расчетом в зависимости 

от  геометрических  характеристик  трещин,  вязкости  фильтрующей  воды  и  физико-
механических  характеристик  заполнителя  трещин.  Расчетные значения  (равные 
нормативным)  критического  градиента  напора 

j

cr

I

,

 

фильтрационного  потока  в 

направлении простирания рассматриваемой системы трещин также определяют расчетом 
в  зависимости  от  геометрических  характеристик  трещин,  вязкости  воды  и  физико-
механических характеристик заполнителя трещин.  

4.2.34 Нормативные 

и 

расчетные 

значения 

коэффициентов 

упругой 

и 

гравитационной  водоотдачи 

n

l

,



, 

n



, 

l



  и 



  определяют  по  результатам  испытаний  в 

натурных условиях.  

4.2.35 По  деформируемости,  прочности  и  фильтрационным  свойствам  в  различных 

направлениях  массивы  скальных  грунтов  считают  изотропными  при  коэффициенте 
анизотропии не более 3 и анизотропными - при коэффициенте анизотропии более 3.  

4.2.36 Для  сильнодеформируемых  (при 

1000

E

МПа



),  легковыветриваемых, 

сильнотрещиноватых, размокающих и набухающих под воздействием воды полускальных 
грунтов применяют состав и методы определения их физико-механических характеристик 
и расчетов, соответствующие как скальным, так и нескальным грунтам.  

 

4.3 Инженерно-геологическая и расчетная схематизация оснований  

 
4.3.1 Проектирование  оснований  и  прогноз  изменения  их  состояния,  в  процессе 

эксплуатации  гидротехнических  сооружений,  выполняются  на  основе  инженерно-
геологических 

и 

расчетных 

геомеханических 

моделей 

(схем). 

Инженерно-

геологические модели  используют  при  выборе  района,  участка  и  конкурирующих 
площадок  размещения  объекта,  при  компоновке  сооружений  объекта,  при  выборе  типов 
сооружений,  при  конструировании  сооружений,  при  составлении  расчетных 
геомеханических 

схем 

и 

при 

обосновании 

экологической 

безопасности. 

Расчетные геомеханические  модели  используют  при  расчетах  и  проектировании 
конструкций  сооружений,  при  обосновании  их  технической  надежности,  экологической 
безопасности и экономической целесообразности.  

4.3.2  Инженерно-геологическая  модель  (схема)  основания  представляет  собой 

совокупность  ИГЭ,  каждый  из  которых  характеризуется  инженерно-геологическими  и 
гидрогеологическими  признаками  и  наделен  постоянными  нормативными  и  расчетными 
значениями  классификационных,  а  при  необходимости  и  других  физико-механических 
показателей грунтов. Инженерно-геологическая модель представляется в виде набора карт 
и  разрезов  по  различным  характерным  сечениям,  отражающим  необходимые  для 
проектирования сооружения признаки и показатели грунтового массива основания. Кроме 
ИГЭ  инженерно-геологическая  модель  содержит  характеристику  опасных  природных 
процессов,  включая  их  пространственное  распространение,  закономерности  развития  и 
интенсивность проявления.  

4.3.3 Расчетная  геомеханическая  модель  (схема)  основания  представляет  собой 

совокупность  РГЭ  (расчетных  грунтовых  элементов),  каждый  из  которых 

СП РК 3.04-103-2014

 

16 

характеризуются   для расчетов (или экспериментов) набором характеристик. Разработка 
расчетных  геомеханических  моделей  основывается  на  инженерно-геологических  схемах. 
Для одного  и  того  же  объекта,  составляют  несколько  расчетных  геомеханических  схем, 
каждая  из  которых  привязывается  к  конкретному  методу  и  виду  расчета  (или 
эксперимента).  

4.3.4 Для определения границ ИГЭ наряду с результатами лабораторных испытаний 

грунтов  используются  результаты  полевых  исследований  методами  статического  и 
динамического  зондирования,  вращательного  среза.  Проверка  правильности  выделения 
ИГЭ  выполняется  путем  сравнения  фактических  значений  коэффициента  вариации. 
При выделении  РГЭ  надлежит  использовать  все  характеристики,  входящие  в 
рассматриваемую расчетную схему.  

4.3.5 ИГЭ  и  РГЭ  наделяются  нормативными  и  расчетными  значениями  физико-

механических характеристик грунтов.  

 

4.4 Расчеты устойчивости (несущей способности) оснований 
  
4.4.1 Основные положения  

 
4.4.1.1 Расчеты  устойчивости  (несущей  способности)  системы  "сооружение-

основание" производятся для сооружений всех классов по предельным состояниям первой 
группы;  расчеты  устойчивости  склонов  (массивов)  производят  в  зависимости  от 
последствий их разрушения либо по предельным состояниям первой либо второй группы. 

4.4.1.2 Критерием  обеспечения  устойчивости  (несущей  способности)  системы 

"сооружение-основание" и склонов является выполнение условия (1)  

 

 

R

F

n

c

ic









, 

(5) 

  

здесь 

F

  и 

R

  -  расчетные  значения  соответственно  обобщенных  сдвигающих  сил  и  сил 

предельного  сопротивления  или  моментов  сил,  стремящихся  сдвинуть  (повернуть)  и 
удержать  систему  "сооружение-основание"  или  склон.  При  их  определении  используют 
коэффициент  сочетания  нагрузок 

ic



  и  коэффициенты  надежности  по  нагрузкам 

f



и  по 

грунту 

g



. Коэффициент условий работы 

c



 

принимается по Таблице 6.  

4.4.1.3 Расчеты 

устойчивости  системы  "сооружение-основание"  и  склонов 

производят  методами,  учитывающими  все  условия  равновесия  в  предельном  состоянии. 
В расчетах  устойчивости  рассматриваются  все  физически  и  кинематически  возможные 
схемы  потери  устойчивости  сооружений,  систем  "сооружение-основание",  склонов 
(массивов).  

4.4.1.4 Расчеты  выполняют  для  условий  плоской  или  пространственной  задач. 

Условия  пространственной  задачи  принимают,  если 

3

l

b



или 

3

l

h



  (для  шпунтовых 

сооружений  и  склонов),  или  когда  поперечное  сечение  сооружения,  нагрузки, 
геологические условия меняются по длине 





3

3

l

b

h





, где 

l

 и 

b

соответственно длина и 

СП РК 3.04-103-2014

 

17 

ширина  сооружения, 

h

  -  высота  сооружения  с  учетом  заглубления  сооружений  или 

шпунта  в  грунт  основания.    Используются  решения  плоской  задачи  для  систем 
"сооружение-основание"  и  склонов,  работающих  в  пространственных  условиях,  путем 
учета  сил  трения  и  сцепления  по  боковым  поверхностям  сдвигаемого  массива  грунта  и 
сооружения.  При  этом  давление  на  боковые  поверхности  принимают  равным  давлению 
покоя.  Это  относится  к  сооружениям  с  фиксированными  боковыми  поверхностями, 
параллельными  направлению  сдвига,  и  не  распространяется  на  грунтовые  массивы  с 
произвольной боковой поверхностью обрушения.  

 

4.4.2 Расчет устойчивости сооружений на нескальных основаниях  
 

4.4.2.1  В  расчетах  устойчивости  гравитационных  сооружений  на  нескальных 

основаниях  рассматривают  возможность  потери  устойчивости  по  схемам  плоского, 
смешанного  и  глубинного  сдвигов.  Выбор  схемы  зависит  от  вида  сооружения, 
классификационной  характеристики  основания,  схемы  загружения  и  других  факторов. 
Перечисленные схемы сдвига  имеют место как при поступательной форме сдвига, так и 
при  сдвиге  с  поворотом  в  плане.  Для сооружений,  основанием  которых  являются 
естественные  или  искусственные  откосы  или  их  гребни,  рассматривают    схему  общего 
обрушения  откоса  вместе  с  расположенным  на  нем  сооружением.  Для сооружений  I 
класса,  кроме  перечисленных  расчетов  устойчивости,  оценка  степени  их  устойчивости 
может  производиться  на  основе  анализа  результатов  расчетов  напряженно-
деформированного  состояния  системы  "сооружение-основание".  Кроме  того,  наряду  с 
детерминистическими методами расчетов выполняется вероятностный анализ надежности 
сооружений.  

4.4.2.2 Расчеты устойчивости сооружений по схеме плоского сдвига производят для 

всех сооружений, несущих вертикальные и горизонтальные нагрузки. 

Для сооружений  расчеты  устойчивости      производят  только  по  схеме  плоского 

сдвига в следующих случаях:  

1) основания  сооружений  сложены  песчаными,  крупнообломочными,  твердыми 

0

L

I



  и  полутвердыми 

25

,

0

0





L

I

пылевато-глинистыми  грунтами  при  выполнении 

условий:  

а) для  случая  равномерной  нагрузки  и  эксцентриситета  в  сторону  верховой  грани 

сооружения:  

 

 

0

N

b

N

I

m











; 

(6) 

 

б) при эксцентриситете 

p

e

 

равнодействующей всех сил, приложенных к сооружению 

в сторону низовой грани сооружения:  

 

 

0

*

*

N

b

N

I

m











, 

(7) 

СП РК 3.04-103-2014

 

18 

 2) основания  сооружений  сложены  туго-  ( 0, 25

0,5

L

I





)  и  мягкопластичными 

( 0,5

0,75

L

I





) глинистыми грунтами при выполнении условий (7) или (8) и следующих 

дополнительных условий:  

 

 

 

 

45

,

0

*

,







m

m

I

u

I

I

I

s

c

tg

tg









, 

(8) 

  

 





4

1

2

0

0

0







h

a

t

e

k

c

w

v



.  

(9) 

  

В формулах (6)-(9) обозначено:  



N

- число моделирования;  

*

,

m

m





 - среднее нормальное напряжение соответственно при ширине 

b

и 

*

b

; 

b

- размер  стороны  (ширина)  прямоугольной  подошвы  сооружения,  параллельной 

сдвигающей силе (без учета длины анкерного понура) 

p

e

b

b

2

*





; 

p

e

- эксцентриситет в сторону низовой грани сооружения нормальной силы 

P

в плоскости 

подошвы,  равный  расстоянию  от  точки  пересечения  с  подошвой  фундамента 
равнодействующей всех сил до оси сооружения;  

I



- удельный  вес  грунта  основания,  принимаемый  ниже  уровня  воды  с  учетом  ее 

взвешивающего действия;  

0

N

- безразмерное число, принимаемое для плотных песков 

1

0



N

; для остальных грунтов 

3

0



N

.  Для  всех  грунтов  оснований  сооружений  I  и  II  классов 

0

N

  уточняют  по 

результатам  экспериментальных  исследований  методом  сдвига  штампов  в  котлованах 
сооружений;  

L

I

- показатель текучести;  

I

tg



- расчетное значение коэффициента сдвига;  

I

tg



, 

I

c

, 

I

u

s

,

-  расчетные  значения  характеристик  прочности  грунта  основания  с  учетом 

степени  его  консолидации  под  нагрузкой  от  сооружения  к  расчетному  моменту  и 
возможного их снижения в зоне промораживания-оттаивания (при строительстве в ССКЗ);  

0

v

c

- коэффициент степени консолидации грунта;  

k

- коэффициент фильтрации грунта;  

e

- коэффициент пористости грунта в естественном состоянии;  

0

t

- время возведения сооружения;  

a

- коэффициент  уплотнения;  при его определении  учитывается изменение 

e

и 



во всем 

диапазоне изменения нагрузок на основание;  

w



- удельный вес воды;  

0

h

- расчетная толщина консолидируемого слоя, принимаемая для сооружения с шириной 

подошвы 

b

, на части которой 

d

b

расположен дренаж, равной:  

СП РК 3.04-103-2014

 

19 

а) для однослойного основания:  
при наличии водоупора, залегающего на глубине 





c

H

h

h



1

1

; (

c

H

- см. 4.6.2)  

 

 

2

1

0

d

b

b

h

h







; 

(10) 

  
при залегании в основании дренирующего слоя на глубине 





c

i

i

H

h

h



 

 

 

2

2

1

0

d

b

b

h

h







; 

(11) 

  
б) для двухслойного основания с толщинами слоев 

1

h

и 

2

h

:  

 
при наличии водоупора и при 





c

H

h

h

k

k







2

1

2

1

 

 

 

2

2

1

0

d

b

b

h

h

h









; 

(12) 

  
при наличии дренирующего слоя на глубине 





c

H

h

h

h

h







2

1

2

1

 

 

 

2

2

2

1

0

d

b

b

h

h

h









; 

(13) 

 

4.4.2.3  При  расчете  устойчивости  сооружения  по  схеме  плоского  сдвига  за 

расчетную поверхность сдвига принимают:  

- при плоской подошве сооружения - плоскость опирания сооружения на основание с 

обязательной  проверкой  устойчивости  по  горизонтальной  поверхности  сдвига, 
проходящей  через  верховой  край  подошвы  (выбор  плоской  горизонтальной  подошвы 
сооружения требует специального обоснования);  

- при наличии в подошве сооружения верхового и низового зубьев;  
- при глубине заложения верхового зуба, равной или большей низового, - плоскость, 

проходящую  через  подошву  зубьев,  а  также  горизонтальную  плоскость,  проходящую  по 
подошве верхового зуба;  

-  при глубине  заложения  низового  зуба  более  глубины  заложения  верхового  зуба 

горизонтальную плоскость, проходящую по подошве верхового зуба (при этом все силы 
следует  относить  к  указанной  плоскости,  за  исключением  давления  воды  и  пассивного 
давления  грунта  со  стороны  низовой  грани  сооружения,  которые  надлежит  относить  к 
плоскости, проходящей по подошве низового зуба);  

- при наличии в основании сооружения каменной постели  - плоскости, проходящие 

по  контакту  сооружения  с  постелью  и  постели  с  грунтом;  при  наличии  у  каменной 
постели  заглубления  в  грунт  рассматривают  также  наклонные  плоскости  или  ломаные 
поверхности, проходящие через постель;  

СП РК 3.04-103-2014

 

20 

-  при наличии  в  основании  зон,  слоев  или  прослоек  слабых  грунтов,  в  том  числе,  в 

зонах  промораживания-оттаивания,  оценивают  степень  устойчивости  сооружения 
применительно к расчетным плоскостям, проходящим в этих зонах или слоях.  

4.4.2.4  При  расчете  устойчивости  сооружений  по  схеме  плоского  сдвига  (без 

поворота)  при  горизонтальной  плоскости  сдвига  значения 

pl

R

R



  и 

F

в  условиях  (5)  

определяют  по формулам:  

 

 

 

g

I

u

tw

p

c

I

pl

R

s

Ac

E

Ptg

R











,

,





, 

(14) 

  

 

tw

w

h

hw

T

E

T

F







,

,  

(15) 

  

где 

pl

R

- расчетное значение предельного сопротивления при плоском сдвиге; 

P

- сумма вертикальных составляющих расчетных нагрузок (включая противодавление);  

I

tg



, 

I

c

, 

I

u

s

,

-  характеристики  прочности  грунта  по  расчетной  поверхности  сдвига,   

причем 

I

c

, 

I

u

s

,

учитываются  только  на  той  части  площади  основания,  на  которой 

отсутствуют растягивающие напряжения; 

c



- коэффициент  условий  работы,  учитывающий  зависимость  реактивного  давления 

грунта  с  низовой  стороны  сооружения  от  горизонтального  смещения  сооружения  при 
потере  им  устойчивости,  принимаемый  по  результатам  экспериментальных  или 
теоретических исследований; при их отсутствии значение 

c



  принимают  равным 0,7 (при 

специальном обосновании допускается принимать 0,7

1,0

c







);  

tw

p

E

,

,

hw

a

E

,

 -  соответственно  расчетные  значения  горизонтальных  составляющих  силы 

пассивного давления грунта с низовой стороны сооружения и активного давления грунта с 
верховой стороны;  

A

- площадь  проекции  на  поверхность  сдвига  подошвы  сооружения,  в  пределах  которой 

учитывается сцепление;  

g

R

- горизонтальная составляющая силы сопротивлений свай, анкеров и т.д.; 

F

- расчетное значение сдвигающей силы;  

hw

T

, 

tw

T

  -  суммы  горизонтальных  составляющих  расчетных  значений  активных  сил, 

действующих  соответственно  со  стороны  верховой  и  низовой  граней  сооружения,  за 
исключением активного давления грунта.  

4.4.2.5 В случае если расчетная сдвигающая сила 

F

 приложена с эксцентриситетом 

в плоскости подошвы 

lb

e

F

05

,

0



, расчет устойчивости сооружений производят по схеме 

плоского  сдвига  с  поворотом  в  плане  (

l

и 

b

-  размеры  сторон  прямоугольной  подошвы 

сооружения). Эксцентриситет 

e

 и силу предельного сопротивления при плоском сдвиге с 

поворотом  в  плане 

pl

t

t

pl

R

R





,

  следует  определять  по  указаниям,  приведенным  в 

рекомендуемом Приложении Д.  

4.4.2.6 Расчет устойчивости сооружений по схеме глубинного сдвига производят:  
а) для всех типов сооружений, несущих только вертикальную нагрузку;  

СП РК 3.04-103-2014

 

21 

б)  для  сооружений,  несущих  вертикальную  и  горизонтальную  нагрузки, 

расположенных на неоднородных основаниях.  

4.4.2.7  Расчеты  устойчивости  сооружений  по  схеме  смешанного  сдвига  производят 

для сооружений, несущих вертикальную и горизонтальную нагрузки и расположенных на 
однородных основаниях.  

4.4.2.8  Расчеты  устойчивости  сооружений  на  однородных  основаниях  по  схеме 

глубинного  и  смешанного  сдвига  производят  методами  теории  предельного  равновесия 
(Приложение  Е),  а  на  неоднородных  основаниях  -  методами,  оперирующими 
расчлененной  на  элементы  призмой  обрушения,  сдвигаемой  по  ломаным  или 
круглоцилиндрическим поверхностям сдвига.  

4.4.2.9  Устойчивость  сооружений  I  класса  оценивают  с  помощью  численного 

моделирования  разрушения  основания.  Напряженно-деформированное  состояние  (НДС) 
системы  "сооружение-основание" при таком  моделировании определяют по нелинейным 
моделям  грунта,  дающим  статически  допустимые  поля  напряжений.  Параметры 
нелинейных моделей грунта назначаются по нормативным значениям деформационных и 
прочностных  характеристик  грунтов  основания.  Для численного  моделирования 
разрушения  при  расчете  НДС  системы  пропорционально  увеличивают  действующие  на 
сооружение нагрузки. О наступлении разрушения при таких расчетах   судят по моменту 
резкого роста расчетных смещений или отсутствию сходимости итерационного процесса. 
Достигнутый  к  моменту  разрушения  коэффициент  перегрузки  принимается  в  качестве 
коэффициента устойчивости.  

4.4.2.10 При расчете устойчивости сооружений на основаниях, сложенных пылевато-

глинистыми  грунтами  с  коэффициентом  водонасыщения 

85

,

0



r

S

  и  коэффициентом 

степени  консолидации 

0

4

v

c



,  учитывают  нестабилизированное  состояние  грунта 

основания одним из двух приведенных ниже способов:  

а) принимая  характеристики  прочности 

I

tg



  и 

I

c

,  соответствующие  степени 

консолидации  грунта  основания  к  расчетному  моменту  (т.е.  полным  напряжениям)  или 

I

u

s

,

,  и  не  учитывая  при  этом  в  расчетах  наличие  избыточного  порового  давления, 

обусловленного консолидацией грунта;  

б) учитывая  по  поверхности  сдвига  действие  избыточного  порового  давления, 

возникающего  при  консолидации  грунта  (определяемое  экспериментальным  или 

расчетным  путем),  и  принимая  характеристики  прочности 



I

tg



и 



I

c

,  соответствующие 

полностью консолидированному состоянию грунта (т.е. эффективным напряжениям). 

4.4.2.11  При  расчетах  устойчивости  сооружений  на  водонасыщенных  нескальных 

основаниях,  воспринимающих  кроме  статических  также  динамические  нагрузки, 
учитывают  влияние  последних  на  несущую  способность  грунтов,  обуславливающее 
снижение 

(против 

определенного 

в 

статических 

условиях) 

сопротивления 

недренированному  сдвигу  связных  грунтов  и  возникновение  избыточного  порового 
давления  в  несвязных  грунтах.  Избыточное  поровое  давление  при  этом  определяют 
расчетным путем или по результатам экспериментальных исследований.  

СП РК 3.04-103-2014

 

22 

4.4.3 Расчет устойчивости сооружений на скальных основаниях  
 

4.4.3.1  Расчеты  устойчивости  сооружений  на  скальных  основаниях,  скальных 

откосов  и  склонов  выполняют  по  схемам  сдвига  по  плоским  или  ломаным  расчетным 
поверхностям.  При  этом  определяющими  являются  результаты  расчета  по  той  схеме, 
которая показывает наименьшую надежность сооружения (откоса, склона). Для бетонных 
и железобетонных подпорных сооружений на скальных основаниях рассматривают схему 
предельного поворота (опрокидывания).  

При плоской  расчетной  поверхности  сдвига  учитывают  две  возможные  схемы 

нарушения устойчивости:  

- поступательный сдвиг;  
- сдвиг с поворотом в плане.  
При ломаной  расчетной  поверхности  сдвига  учитывают  три  возможные  расчетные 

схемы:  

- сдвиг вдоль ребер ломаной поверхности (продольный);  
- сдвиг поперек ребер ломаной поверхности (поперечный); 
- сдвиг под углом к ребрам ломаной поверхности сдвига (косой). 
При выборе  расчетной  схемы  исходят  из  статически  и  кинематически  возможных 

схем  потери  устойчивости  сооружения  и  нарушения  прочности  основания.  При  этом 
учитывают,  что  опасными  могут  являться  как  поверхности,  привязанные  к  различным 
контурам  ослабления  (к  контакту  сооружения  с  основанием,  к  системам  трещин  или 
единичным  трещинам,  разломам,  зонам  дробления  в  скальном  массиве),  так  и 
поверхности,  проходящие  внутри  трещиноватого  скального  массива  в  направлениях,  не 
совпадающих с трещинами.  

4.4.3.2  При  расчете  устойчивости  потенциально  опасными  бывают  поверхности 

сдвига, проходящие:  

- по области контакта сооружения с основанием; 
- внутри основания;  
- частично по области контакта и частично внутри основания.  
При этом учитывают, что первая из указанных видов поверхностей сдвига наиболее 

вероятна для сооружений на основаниях преимущественно с горизонтальной (или близкой 
к  горизонтальной)  поверхностью  как  в  пределах  контакта  с  сооружением,  так  и  вне  его 
(для  гравитационных  и  контрфорсных  плотин,  подпорных  стен  и  др.).  Вторая  и  третья 
разновидности  поверхностей  сдвига  наиболее  вероятны  для  сооружений,  возводимых  в 
узких  ущельях  или  имеющих  заглубленную  в  основание  подошву,  в  том  числе  для 
гравитационных и арочных плотин, для подпорных стен, на крутых склонах, а также при 
ступенчатой подошве сооружения.  

4.4.3.3  Выбор  схемы  нарушения  устойчивости  сооружения  или  откоса  (склона)  и 

определение  расчетных  поверхностей  сдвига  производят,  используя  данные  анализа 
инженерно-геологических  структурных  моделей,  отражающих  основные  элементы 
трещиноватости  скального  массива  (ориентировку,  протяженность,  мощность, 
шероховатость  трещин,  их  частоту  и  т.д.)  и  наличие  ослабленных  прослоев  и  областей. 
При оценке  устойчивости  скальных  откосов  необходимо  иметь  в  виду,  что  характер  их 
обрушения в значительной степени определяется геологическим строением (структурой) и