Молодой ученый ЕНУ создал инновационную методику испытания свай

Безопасность любого здания начинается с фундамента. От того, насколько точно определена несущая способность грунта и свайных конструкций, напрямую зависит надежность и долговечность сооружения. Именно поэтому совершенствование методов испытания свай остается одним из актуальных направлений современной геотехнической науки.

Одним из ученых, работающих над решением этой задачи в Казахстане, является Абдулла Омаров, старший преподаватель кафедры «Строительство» архитектурно-строительного факультета Евразийского национального университета им. Л.Н. Гумилева. Его научная деятельность связана, прежде всего, с исследованием свайных фундаментов и разработкой эффективных методов определения их несущей способности.

Сегодня одним из ключевых направлений его научной работы является проект «Разработка инновационной методики по определению несущей способности микросвай двунаправленной статической нагрузкой», реализуемый в рамках грантового финансирования молодых ученых «Жас ғалым.

По словам ученого, определение фактической несущей способности свай необходимо для проектирования и безопасной эксплуатации зданий и сооружений. На практике для этого применяются различные статические и динамические методы испытаний.

«Традиционные статические испытания отличаются высокой достоверностью получаемых результатов, однако требуют значительных временных, материальных и трудовых ресурсов. Подготовка испытаний может занимать значительное время: необходимо устройство грузовой платформы или системы упоров, монтаж испытательного оборудования, установка домкратов и датчиков, а также выдержка сваи в соответствии с требованиями методики», - рассказывает Абдулла Омаров.

Кроме того, считает он, традиционная схема испытаний с большим пригрузом связана с определенными рисками. Неуплотненные верхние слои грунта под нагрузкой могут давать неравномерную осадку. В отдельных случаях это способно привести к нарушению проектного положения испытательной конструкции. Дополнительные сложности возникают при неблагоприятных инженерно-геологических условиях - обвалах, провалах и нарушении целостности грунтовых слоев.

В чем заключается научная идея разработки?

В традиционной практике подобная технология преимущественно применяется для исследования буронабивных свай. В рамках проекта предлагается адаптировать и развить этот принцип применительно к буронабивным железобетонным микросваям.

Ключевым элементом системы является силовая ячейка - домкрат, который может размещаться между секциями сваи либо под ее нижним концом в зависимости от инженерно-геологических условий.

Такое решение позволяет отказаться от необходимости создания массивной надземной системы пригруза. Нагрузка формируется непосредственно внутри конструкции сваи, а возникающие усилия направляются в противоположные стороны.

В результате одна часть сваи может работать как анкер, а другая - как испытываемый элемент, что позволяет получать информацию о работе различных компонентов свайно-грунтовой системы.

Почему методика важна для строительства?

При традиционных испытаниях значительное время требуется не только непосредственно на нагружение сваи, но и на подготовительные работы: устройство грузовой платформы, монтаж главной балки и упоров, установку домкратов, их балансировку и другие операции.

 Использование погружной силовой ячейки позволяет существенно упростить испытательную систему.

 Еще одно важное преимущество - возможность одновременно получать несколько характеристик работы сваи.

При выдавливании верхней секции сваи вверх можно оценивать величину бокового сопротивления и параметры взаимодействия сваи с окружающим грунтом. Таким образом, необходимость проведения отдельных дополнительных испытаний в ряде случаев может быть сокращена.

Особенно перспективным такой подход является для сложных инженерно-геологических условий.

Почему разработка актуальна для Астаны?

«Для Астаны характерны специфические инженерно-геологические условия, при которых несущие слои грунта могут располагаться на значительной глубине. Это создает дополнительные сложности при проведении полевых исследований и определении фактических характеристик основания. Предлагаемая методика позволяет рассматривать не только работу самой микросваи, но и исследовать несущий слой грунта, расположенный под ее нижним концом», - прокомментировал ученый.

В перспективе, считает разработчик проекта, методика может применяться не только в Астане, но и в других регионах с неблагоприятными инженерно-геологическими условиями, в том числе на территориях с повышенной сейсмической активностью и подрабатываемых территориях.

Также А.Омаров является руководителем научного проекта, направленного на разработку интеллектуальной системы на основе дронов и технологий искусственного интеллекта для автоматического мониторинга соблюдения требований безопасности на строительных площадках, включая распознавание работников, контроль использования средств индивидуальной защиты и выявление потенциальных нарушений в режиме реального времени.

Справочно: Абдулла Омаров - специалист в области строительства и геотехники, чья научная и педагогическая деятельность связана с Евразийским национальным университетом им. Л.Н. Гумилева.

Окончил ЕНУ по специальности «Строительство», получив квалификацию бакалавра строительства. Затем здесь же продолжил обучение в магистратуре, далее обучался в докторантуре PhD по этой же специальности.

Профессиональную деятельность в ЕНУ Абдулла Омаров начал в 2011 году. За годы работы прошел путь от преподавателя до старшего преподавателя кафедры «Строительство». В рамках образовательной деятельности им разработаны учебно-методические комплексы по дисциплинам BIM, «Проектирование высотных зданий», «Строительные машины и оборудование», «Теория и практика расчета железобетонных конструкций», «Геотехника 2».

Во время обучения в докторантуре прошел научные стажировки в вузах   Японии и Южной Кореи. В последующие годы принимал участие в международных стажировках, мастер-классах, научно-методических семинарах и программах повышения квалификации в Испании, Японии, Корее и других странах.

Ученым опубликовано более 150 научных работ, в том числе статьи в международных и казахстанских научных изданиях, а также публикации, индексируемые в международных наукометрических базах Web of Science и Scopus.

На сегодняшний день его показатели составляют:

Scopus - индекс Хирша 11;

Web of Science - индекс Хирша 7;

45 публикаций, индексируемых в Web of Science и Scopus.

Результаты исследований неоднократно представлялись на международных научных конференциях.

Особое признание работа ученого получила в 2017 году в Японии. Его исследование «The Investigations of Interaction of Joint Piles with Problematical Soil Ground in Kazakhstan», представленное на 7-й Международной конференции по геотехнике, строительным материалам и геоэкологии GeoMate 2017, было отмечено дипломом «Best Paper» - «Лучшая статья».

Одним из заметных результатов международной научной деятельности стала также работа над коллективным англоязычным изданием The Geotechnical Engineering Book: Design and Analysis of Piled Raft Foundations. Абдулла Омаров является соавтором 12-й главы книги, опубликованной Tamkang University Press в 2017 году.

Абдулла Омаров является научным руководителем магистрантов по направлению строительства. Под его руководством магистранты принимали участие в международных научных конференциях и становились победителями научных конкурсов.

В 2019 году ученый получил свидетельство об аккредитации в качестве субъекта научной и научно-технической деятельности.

За вклад в развитие научной деятельности Абдулла Омаров стал лауреатом государственной стипендии для молодых ученых Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан в 2022 году.