В становлении и развитии Новочеркасской научной школы механики грунтов можно выделить несколько этапов. На первом этапе была создана машина МФ-1, приборы и методика проведения исследований. Руководил этой работой профессор Ю.Н. Мурзенко [1, 2] и рядом с ним стояли его первые ученики З.Я. Тарикулиев [3], К.К. Куликов [4, 5], Г.М. Борликов [6, 7], Э.В. Аринина [8-10] и А.А. Цесарский [11], которые исследовали контактные напряжения. Совершенствование техники эксперимента позволило второму поколению учеников Ю.Н. Мурзенко изучать изменение компонент напряженно-деформированного состояния в массиве песчаного основания и работы В.В. Ревенко [12 - 14], В.П. Дыба [15, 16], С.И. Политов [17], Ю.В. Галашев [18, 19], В.В. Шматков [20 - 22], А.Ю. Мурзенко [23], С.И. Евтушенко [24], Л.В. Краснояруженский [25]. Третий этап связан с исследованиями Г.М. Скибина [26], А.И. Субботина [27], Е.Ю. Анищенко [28], Д.Н. Архипова [29], О.Н. Осиповой [30], Т.А. Крахмального [31], И.В. Чиж [32], И.В. Якименко с которыми активно работали или полностью руководили ученики Ю.Н. Мурзенко.
Моделью основания во всех опытах выбран крупнозернистый песок т.к. из опыта в опыт можно получать основание с достаточно близкими характеристиками и обеспечивать повторность опытов с различными моделями при одинаковых начальных состояниях. Грунт из лотка после проведения каждого опыта вынимается на необходимую глубину и затем послойно укладывается с трамбованием до заданных параметров и контролем плотности иглой плотномером. Это также позволяло закладывать в массив основания датчики для измерения параметров НДС с минимальными нарушениями однородности основания [2].
Жесткие и гибкие ленточные фундаменты исследовал в своей работе К.К. Куликов. В работах [4, 5] описана модель фундамента, состоящая из поставленных в ряд трех стальных штампов размерами 500х500 мм [4], аналогичных штамповым испытаниям по методике ВНИИГ им. Б.Г. Веденеева, и размерами 354х354 мм [5]. Модели ставились без заглубления и имели гибкость от менее 1,0 до 20,0 по М.И. Горбунову-Посадову. До предельной нагрузки с исчерпанием несущей способности основания нагружались только жесткие модели толщиной 200 мм. При этом измерения проводились для среднего штампа у которого условия работы основания были близки к плоской деформации. Со штампами размером стороны 354 мм проведено 6 опытов и предельное напряжение составило 7,0; 7,88 и 9,75 кг/кв. см [5]. При разрушении основания автором [4] выделены две стадии. Первые волны выпора грунта были радиусом от 1,5 до 2,0 b (ширины фундамента), а затем появлялись вторые волны радиусом 3,0 b, однако значения предельной нагрузки и давления в статье не приведены. Спустя много лет опыты с этими же жёсткими моделями ленточных фундаментов (штампов) проводил Г.М. Скибин [26], еще позже жесткие штампы использовали в своих исследованиях Т.А. Крахмальный (поворот) [31] и В.Н. Пихур [33, 34] (раздвижка).
Модели круглых фундаментов как жесткие и гибкие исследовали в своих работах Г.М. Борликов [6, 7], Э.В. Аринина [8 - 10], В.В. Ревенко [12 - 14], Ю.В. Галашев [18, 19], Л.В. Краснояруженский [25], О.Н. Осипова [30]. Для измерения компонент деформированного состояния линейных и сдвиговых деформаций Ю.В. Галашев и Л.В. Краснояруженский использовали специально созданные датчики, размещенные в массиве песчаного основания.
В работе Г.М. Борликова [6] исследовалось влияние горизонтальных напряжений и деформаций на несущую способность основания. Для круглых фундаментов на плотном песчаном основании в условиях ограничения боковых деформаций установкой цилиндрических оболочек высотой 0,5 d получено увеличение несущей способности основания [7]. Моделями фундаментов служили жесткие круглые штампы диаметром 400 и 565 мм устанавливаемые как на поверхность основания так и внутри металлической оболочки. Для фундаментов с оболочкой выпор грунта происходил внутри оболочки при этом предельная нагрузка в два раза превышала нагрузку на штамп без оболочки (на поверхности основания), а при соотношении диаметра оболочки к диаметру штампа 1,2 – 1,3 несущая способность возрастала в 4 и более раз [6].
Э.В. Аринина в своих исследованиях [8 - 10] исследовала вопрос подобия несущей способности основания моделей жестких круглых штампов при осесимметричном напряженном состоянии при изменении ступенчатом диаметра модели 565, 400, 280, 200 и 140 мм. Площади моделей с 2500 кв.см уменьшались для каждой последующей модели в два раза [8]. Шаг увеличения нагрузки на модель соответствовал увеличению нормального контактного давления на 1 кг/ кв. см. Э.В. Аринина пришла к выводу, что условия линейного моделирования выполняются для моделей с диаметром больше 200 мм. Влияние начальной плотности основания на несущую способность исследовалось при относительном заглублении 200 мм и диаметре штампа 400 мм (h : D = 0,5) [9]. Построен график показавший увеличение несущей способности основания при увеличении плотности основания 1,65; 1,70; 1,75 и 1,80 т/куб. м. Дополнительно исследовалась плотность песка основания иглой плотномером.
В.В. Ревенко получил в опытах с круглыми штампами касательные, нормальные и радиальные напряжения [12, 13], что позволило выделить три стадии работы основания вплоть до окончательного развития зон сдвигов, завершающихся выпором грунта и исчерпанием несущей способности основания. В работе [14] обобщены результаты многолетних исследований и сформулированы первоочередные задачи исследований в том числе по изучению предельного состояния грунта.
Работу фундаментов под отдельную опору исследовал З.Я. Тарикулиев на жестких и гибких стальных моделях [3] при различной величине относительного заглубления. При увеличении заглубления несущая способность основания возрастает с 94,0 кН до 28,7 кН для квадратных штампов со стороной равной 354 мм и приведен график изменения НДС основания во всем интервале нагружения вплоть до предельной по прочности основания нагрузки.
Цементно-песчаные модели столбчатых фундаментов использовал в своей работе А.А. Цесарский [11]. Работа упруго-пластических тел требует комплексного изучения параметров системы «фундамент-основание» и для их анализа предложено использовать график состояния системы. Анализ момента появления трещин в растянутой зоне бетона, перераспределения усилий между бетоном и арматурой в сочетании с тремя стадиями работы основания позволил выделить фазы работы системы. Важным явилось выявление концентрации напряжений в средней зоне фундамента и разработка кинематического метода предельного равновесия для расчета центрально нагруженных квадратных фундаментов. Железобетонные модели отдельных столбчатых фундаментов с внецентренным приложением нагрузки испытывали А.Ю. Мурзенко [23], С.И. Евтушенко [24] и Е.Ю. Анищенко [28]. Все модели доводились до разрушения, но выделить несущую способность песчаного основания в этих опытах достаточно сложно.
Плитные фундаменты на железобетонных моделях исследовал С.И. Политов [17], железобетонные модели структурного сборного плитного и гипсовые модели перекрестно-ленточного фундаментов исследовал С.И. Евтушенко, но, как и с моделями столбчатых фундаментов, разделение фаз работы фундамента и основания достаточно сложная задача. Модели сплошных плитных фундаментов из ДСП использовал в своих опытах В.В. Шматков, но в его опытах основание до потери устойчивости не доводилось.
