Сегодня человечество ставит перед собой множество сложных и совсем нестандартных инженерных задач, часто идя на риск, оправданность которого зависит от надежности полученного решения. И конечно, это решение не может не отразиться на развитии экспериментальных методов исследований грунтов. Среди основных современных тенденций здесь следует отметить следующие:
- Сложность современного полевого испытательного оборудования повышает стоимость работ не только из-за его цены, но и из-за необходимости использования высококвалифицированного персонала для выполнения и обработки данных испытаний. Это привело к комплексированию разных видов экспериментальных исследований — совмещению различных измерительных устройств, например, в пределах одного зонда при статическом зондировании (оснащение его излучателями и приемниками сейсмических волн, системой измерения электропроводности и др.), прессиометрии (использовании сейсмодилатометров) и др. Эти же причины в свое время обусловили оснащение дополнительными инструментами (системами измерения порового давления и полных напряжений, лопастями для вращательного среза) и самозабуривающихся прессиометров.
- Все больше возникает интерес к получению (как правило, на основе обоснованных корреляционных взаимосвязей) возможно большего количества характеристик грунтов на основании нескольких измеренных величин. Таковы подходы к обработке данных статического зондирования (получению потенциала разжижения, модулей деформации — статических и динамических, недренированной прочности, степени переуплотнения, степени плотности, др.), дилатометрии. Есть случаи, когда такие зависимости вводятся в стандарты организаций и начинают необоснованно использоваться на практике. Следует помнить, что все подобные зависимости являются территориально специфичными, поскольку они получены в рамках обработки выборки для одного или максимум нескольких стратиграфо-генетических комплексов отложений и не могут использоваться за ее пределами без дополнительного обоснования. А дополнительное обоснование — это дополнительная экспериментальная совокупность. Так, не могут зависимости, полученные для грунтов четвертичного комплекса, применяться, например, по отношению к юрским глинам, и наоборот. Иначе это было бы прямым нарушением основного закона грунтоведения. Не следует также пытаться получить какие-то прямо определяемые характеристики грунта из корреляционных соотношений. Это бессмысленное занятие, снижающее надежность определения. Такие зависимости могут позволить получать лишь некий «коридор» наиболее вероятных значений, который целесообразно учитывать при анализе и интерпретации полевых и лабораторных данных.
- Ведется разработка методик и технических средств (автоматических СРТ-модулей, донных пьезометров, пенетраторов, совмещенных SPT-СPT-модулей и др.) для изучения грунтов в условиях подводного залегания, в том числе для глубин воды до 6 км. Дело здесь главным образом в том, что максимальное число показателей свойств субаквальных грунтов, за исключением разве что их минерального состава, дисперсности и некоторых классификационных характеристик, необходимо получать в подводных условиях, поскольку извлечение проб на поверхность может вести к резкому изменению сложения грунтов и их исследуемых характеристик на неизвестные, возможно весьма значимые, величины.
- Расширяются технические возможности и разрешение современной испытательной аппаратуры. Сегодня имеются технические средства для электрического измерения таких важнейших параметров, как сила и перемещение, с фантастической чувствительностью (до долей паскаля и сотых долей микрона), избыточной для потребностей изучения показателей свойств грунтов. Но созданные на базе этих средств устройства (например, датчики локальных деформаций и точечного измерения порового давления в образце) позволяют перейти к оценке деформируемости оснований в гораздо более реалистичных диапазонах малых деформаций, практически развивающихся под хорошо спроектированными фундаментами ответственных сооружений. Тем самым достигается значительное снижение стоимости сооружения.
- Локальные деформации, измеряемые непосредственно на «теле» образца, существенно отличаются от «общих», фиксируемых внешней измерительной системой, за счет неравномерного деформирования образца по центру и у торцов, неидеальной параллельности его торцов, деформируемости самой измерительной системы и пр. При таком подходе фиксируется иное соотношение между обратимыми и остаточными деформациями, отчетливо прослеживается нелинейность деформаций при сколь угодно малых их величинах, а также отмечаются резкие различия значений порового давления, измеренных в центральной части образца и на его торцах. Все это, очевидно, приводит к иным величинам показателей физико-механических свойств грунтов.
Весьма перспективными представляются также исследования поведения грунтов в области предкритических состояний, когда разрушение еще не реализуется, но становится возможным. Описание закономерностей этого поведения — важная и актуальная инженерная задача, также требующая высокой точности всех измерений. Целый ряд совершенно особых и сложных задач стоит сегодня и в области экспериментальных исследований мерзлых грунтов.