Геотехніка
Геоте́хніка, геотехнічна інженерія (від грец. γῆ — Земля і техніка) — розділ будівельної науки та практики, який застосовує принципи геомеханіки до проєктування фундаментів, підпірних конструкцій, заглиблених і підземних споруд, а також споруд, утворених із ґрунтів (гірських порід).
Зміст
Характеристика
Використовує наукові методи та інженерні принципи будівельної діяльності в ґрунтових (гірських) масивах або з використанням матеріалів земної кори для управління стійкістю масивів та споруд і освоєння підземного простору з урахуванням регіональних особливостей інженерної геології та небезпечних природних і антропогенних геодинамічних процесів. Ґрунтовий (породний) масив у геотехніці розглядають як:
- основу, на яку спирається фундамент будівлі (споруди);
- середовище, в якому розміщена підземна споруда;
- матеріал, з якого збудовано споруду.
Історична довідка
Приклади застосування геотехніки спостерігаємо вже в Давньому світі. Найдавніші дамби були побудовані в басейнах річок Інду та Хуанхе наприкінці 3 тис. до н. е. для захисту від повеней.
Зведення підземних споруд під давньоєгипетськими пірамідами та великих печерних храмів (Абу-Сімбел) є прикладами геобудівельного освоєння підземного простору у 3–2 тис. до н. е. Великий китайський судноплавний канал протяжністю 1 776 км (найдовший у світі), який будували з 6 ст. до н. е. до 13 ст., поєднав річки Хуанхе та Янцзи. У 1 тис. до н. е. почала формуватися розгалужена система іригаційних дамб і каналів Китаю. Безперервна протяжність дамб сягала сотень кілометрів, а протяжність іригаційних каналів нараховувала тисячі кілометрів. У Давній Греції та Стародавньому Римі у процесі спорудження будівель оцінювали властивості ґрунтів і застосовували точкові або стрічкові фундаменти, проходили протяжні гідротехнічні тунелі (у Стародавньому Римі їх споруджено понад 300 км). Протягом багатьох сторіч мистецтво геотехніки базувалося переважно на минулому практичному досвіді (метод аналогій).
Використання перших розрахункових підходів спостерігається з 18 ст. і пов’язане з визначенням тиску ґрунтів на підпірні стіни. 1717 королівський інженер А. Готьє (1660–1737; Франція) визначив кут природного укосу сипких ґрунтів. Тоді ж розроблено елементарну систему класифікації ґрунтів на основі маси матеріалу в одиниці об’єму. Застосування принципів механіки до ґрунтів уперше 1773 використав Ш. О. де Кулон (методи розрахунку ґрунтових валів). 1776 він сформулював теорію, яка описувала залежність дотичних напруг матеріалу від величини прикладених нормальних напруг [узагальнив Х. О. Мор (1835–1918; Німеччина), відома як теорія Кулона — Мора]. Використовують для оцінювання тримальної здатності ґрунтових (породних) масивів. Інженер-гідравлік А. Дарсі (1803-1858; Франція) 1856 розробив фізичний закон, який зв’язує швидкість фільтрації рідини в пористому середовищі з градієнтом тиску (закон Дарсі), що дало можливість оцінювання проникності ґрунтового масиву. Фізик і механік Ж. Буссінеск (1842–1929; Франція) запропонував метод визначення напружень і деформацій у пружних твердих тілах, що виявилося корисним для оцінювання напруги в гірських масивах. Хімік і ґрунтознавець А. Аттерберг (1846–1916; Швеція) розробив індекси консистенції глини, які й дотепер використовують для класифікації ґрунтів. 1885 О. Рейнольдс встановив, що зсув викликає об’ємне розширення щільних матеріалів і звуження сипких зернистих матеріалів. Сучасний етап геотехнічної інженерії почався з публікації фундаментальної праці «Геобудівельна механіка» (нім. «Geokonstruktions mechanik») інженера і геолога К. фон Терцагі (1883; тепер Чехія — 1963; США) — дослідження ґрунтів як основ під різні типи споруд та геологічне середовище в тунелебудуванні. 1929 він опублікував (у співавторстві з К. Редліхом і Р. Кампе) книгу «Інженерна геологія» (нім. «Ingenieur geologie»), де розглядає геотехніку з акцентом на місцеві геологічні особливості.
Застосування
Знання геотехніки застосовують у будівництві, зокрема будівництві підземному, дорожньому та гідротехнічному, у видобуванні корисних копалин, іригації, інженерному захисті територій (зсувні, сейсмічні явища) тощо. Поширені приклади застосування в міському геобудівництві: стіни і анкери в ґрунті, струменева цементація ґрунту, безтраншейні технології прокладання труб.
Міжнародні товариства
1936 за ініціативою К. фон Терцагі створено Міжнародне товариство механіки ґрунтів і геотехнічної інженерії (англ. International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, ISSMGE), форуми якого відбуваються раз на чотири роки. Українське товариство механіки ґрунтів, геотехніки і фундаментобудування є членом цієї міжнародної спільноти.
Література
- Зоценко М. Л., Коваленко В. І., Яковлєв А. В. та ін. Інженерна геологія. Механіка ґрунтів, основи та фундаменти. 2-ге вид. Полтава : Полтавський національний технічний університет, 2004. 568 с.
- Баженов В. А., Ворона Ю. В., Перельмутер А. В. Будівельна механіка і теорія споруд. Нариси з історії. Київ : Каравела, 2016. 428 с.
- Суярко В. Г., Величко В. М., Гаврилюк О. В. та ін. Інженерна геологія (з основами геотехніки). Харків : Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, 2019. 278 с.
- Das Br. M. Principles of Geotechnical Engineering. 10th ed. Boston : Cengage Learning, 2022. 732 р.
- Кравець В. Г., Гайко Г. І., Ган А. Л. та ін. Геоінженерія мегаполіса: підземна урбаністика. Київ : Політехніка, 2024. 660 с.
Автор ВУЕ
Покликання на цю статтю: Гайко Г. І. Геотехніка // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Геотехніка (дата звернення: 11.10.2026).
Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 05.10.2024
