Расчет основания по несущей способности (первая группа предельных состояний). 2 страница

. (1.14)

Значения коэффициентов и для различных видов грун­тов приведены в табл. 1.7.

Таблица 1.7.

Значения и для различных грунтов

Грунты
Крупнообломочные	0,27	0,8
Пески и супеси	0,3	0,74
Суглинки	0,35	0,62
Глины	0,41	0,43

Модуль общей деформации часто определяют по данным полевых испытаний грунтов статической нагрузкой с помощью жестких штампов в подготовленном шурфе (рис. 1.9, а). К штам­пу 1 через платформу 2 прикладывают ступенчато возрастающую нагрузку 3. В результате испытаний получают зависимость осадки штампа от действующего давления (рис. 1.9, б). На уча­стке графика при небольших давлениях, где осадка штампа линейно зависит от действующей нагрузки, определяют модуль общей деформации

, (1.15)

где — коэффициент, принимаемый для круглых жестких штампов равным 0,8; — диаметр штампа; — коэффициент общей относительной поперечной деформации грунта (коэффициент Пуссона); — приращение давления на штамп; — приращение осадки штампа.

Рис. 1.9. Установка для испытания грунта статической нагрузкой в шурфе (а) и зависимость осадки от нагрузки (б): 1 - штамп; 2 - платформа; 3 - нагрузка.

Водопроницаемость грунтов оценивается с помощью закона ламинарной фильтрации, используемого при расчетах затухания осадки фундаментов во времени. Математическое описание этого закона, предложенного Дарси, имеет вид:

, (1.16)

где — скорость фильтрации или объем воды, проходящей через единицу площади поперечного сечения грунта в единицу времени; — коэффициент фильтрации; — гидравлический градиент.

Рис. 1.10. Установка для определения коэффициента фильтрации.

Для хорошо фильтрующих грунтов (песков, супесей и др.) коэффициент фильтрации определяют с помощью прибора, показан­ного на рис. 1.10, который состоит из трубы длиной L, заполнен­ной грунтом, и двух трубок — подводящей и отводящей воду. По результатам испытания образца грунта на водопроницаемость ко­эффициент фильтрации определяют по формуле

,(1.17)

где V — объем воды, собранной в колбу; — гидравлический градиент, определяемый по формуле ; — время, за которое через образец грунта профильтровался объем воды V; А — площадь поперечного сечения образца грунта.

Современные методы расчета оснований и фундаментов осно­вываются на экспериментальных данных, полученных в результате нагружения внешней нагрузкой жестких штампов, устанавливае­мых на поверхности грунтового основания (рис. 1.11, а). При увеличении внешней нагрузки N, приложенной к штампу, грунт основания будет деформироваться, приобретая осадку s.

Характерная для большинства грунтов зависимость осадки от действующей нагрузки приведена на рис. 1.11, б. На участке ОА при небольшой внешней нагрузке, не превышающей некоторого предела, происходит уплотнение грунта, и его частицы перемещаются в основном вниз (рис. 1.12, а). На этом участке, называемом фазой уплотнения, зависимость между нагрузкой и осадкой условно принимается линейной, т.е. осадка прямо пропорциональна действующей нагрузке.

Рис. 1.11. Взаимодействие штампа с основанием (а) и кривая изменения осадки (б).

При дальнейшем возрастании нагрузки на участке АБ (см. рис.1.11, б) под краями штампа появляются зоны пластических деформаций 1 (рис. 1.12, б). Кривизной линии АБ вследствие незначительности пренебрегают и считают, что грунт деформируется линейно, т.е. кривая АБ заменяется прямой линией. Эта зона называется фазой уплотнения и локальных сдвигов.

Рис. 1.12. Развитие деформаций в грунтах основания: а – при уплотнении; б – при развитии местных областей сдвига; в – при наступлении предельного состояния; г – при потере устойчивости основания; 1 - зоны пластических деформаций; 2 - упругое жесткое ядро.

При увеличении нагрузки на участке БВ (см. рис. 1.11, б) зо­ны пластических деформаций развиваются в стороны, вовлекая в пластическую деформацию все большие объемы грунта под краями штампа (рис. 1.12, в). Эта фаза называется фазой развития значительных сдвигов и уплотнения грунта по сторонам от зон пластических деформаций. На рассматриваемом участке кривизна линии БВ возрастает.

Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к формированию под подошвой штампа упругого жесткого ядра 2, которое, перемещаясь вместе со штампом, расклинивает грунт, способствуя большему развитию областей сдвига, что вызывает резкую осадку штампа с выпором грунта в стороны и вверх (1.12, г). На рис. 1.11, б эта фаза соответствует участку ВГ, приближающемуся к вертикальной линии, и называется фазой выпора.

Для оценки несущей способности грунтового основания необходимо уметь определять напряженное состояние в массиве грунта от действия различных внешних нагрузок, приложенных к основанию. Наиболее важными для расчетов фундаментов и их оснований являются вертикальные напряжения, возникающие в основаниях фундаментов.

Приложение Б2

Пример 1. Оценить инженерно-геологические условия строительной площадки 1 (рис. 1.13), данные о грунтах которой приведены в табл. 1.8.

Решение. Вначале определим вид грунта, оценим состояние и выясним свойства отдельных слоев, затем дадим общую оценку грунтовых условий строительной площадки 1.

1. Первый слой грунта (образец 1), скважина 1, глубина отбора образца 1,5 м. Определим число пластичности по формуле (1.7): ;следовательно, грунт песчаный.

Вид песчаного грунта устанавливаем по гранулометрическому составу: частиц 0,5 мм содержится 22%; 0,25 мм — 47%; 0,1 мм — 67%. Таким образом, частиц 0,1 мм содержится менее 75%, что по табл. 1.3 соответствует пылеватому песку.

Коэффициент пористости по формуле (1.3)

что по табл. 1.4 соответствует песчаному грунту средней плотности.

Определяем степень влажности по формуле (1.4):

что по табл. 1.5 соответствует влажному песку.

Окончательно устанавливаем: грунт — песок пылеватый, сред­ней плотности, влажный и может служить естественным осно­ванием.

2. Второй слой грунта (образец 2), скважина 1, глубина отбора образца 4 м. Определяем число пластичности: ; по табл. 1.2 классифицируем грунт как супесь.

Находим коэффициент пористости

.

Рис. 1. 13. Геологический разрез строительной площадке 1 (к примеру 1).

Определяем показатель текучести по формуле (1.8):

,

что по табл. 1.6 характеризует грунт, находящийся в пластичном состоянии.

	Данные лабораторного исследования грунтов

Окончательно устанавливаем: грунт - супесь в пластичном состоянии и может служить естественным основанием.

3. Третий слой грунта (образец 3), скважина 1, глубина отбора образца 6 м. Определяем число пластичности: = 0; следовательно, грунт песчаный.

Вид песчаного грунта устанавливаем по гранулометрическому составу: частиц 0,5 мм содержится 3%; 0,25 мм — 12%; 0,1 мм — 87%. Таким образом, частиц 0,1 мм содержится более 75%, что по табл. 1.3 соответствует мелкому песку.

Коэффициент пористости

,

что соответствует плотному песку.

Степень влажности

,

что по табл. 1.5 соответствует насыщенному водой песку.

Окончательно устанавливаем: грунт — песок мелкий, плотный, насыщенный водой и может служить естественным основанием.

4. Четвертый слой грунта (образец 4), скважина 4, глубина отбора образца 10 м. Определяем число пластичности:

.

По табл. 1.2 классифицируем грунт как суглинок.

Находим коэффициент пористости

.

Показатель текучести

,

что по табл. 1.6 соответствует суглинку тугопластичному.

Окончательно устанавливаем: грунт — суглинок тугопластичный и может служить естественным основанием.

Общая оценка строительной площадки 1: согласно геологическому разрезу площадка (см. рис. 1.13) характеризуется спокойным рельефом с абсолютными отметками 130,5…130,8. Грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием грунтов. Каждый из слоев может служить естественным основанием.

Приложение Б3

Пример 2. Оценить инженерно-геологические условия строительной площадки 2 (рис. 1, 14), данные о грунтах которой приведены в табл. 1.8.

Решение. Определим вид грунта, оценим состояние и выясним свойства отдельных слоев грунта.

1. Первый слой грунта (образец 5), скважина 3, глубина отбора образца 1,5 м. Определяем число пластичности: ; следовательно, грунт песчаный.

Вид песчаного грунта устанавливаем по гранулометрическому составу: частиц 0,5 мм содержится 28,2%; 0,25 мм — 57,2%. Таким образом, частиц 0,25 мм содержится более 50%, что по табл. 1.3 соответствует песку средней крупности.

Коэффициент пористости

,

что по табл. 1.4 соответствует песку средней плотности.

Степень влажности

что по табл. 1.5 характерно для песка, насыщенного водой.

Окончательно устанавливаем: грунт — песок средней крупности, средней плотности, насыщенный водой и может служить естественным основанием.

2.Второй слой грунта (образец 6), скважина 3, глубина отбора образца 6,5 м. Определяем число пластичности: .

По табл. 1.2 классифицируем грунт как суглинок.

Коэффициент пористости

.

Показатель текучести

,

что по табл. 1.6 соответствует суглинку тугопластичному.

Окончательно устанавливаем: грунт — суглинок тугопластичный и может служить естественным основанием.

3. Третий слой грунта (образец 7), скважина 4, глубина отбора образца 10 м. Определяем число пластичности: .

По табл. 1.2 классифицируем грунт как глину.

Коэффициент пористости

.

Показатель текучести

,

что по табл. 1.6 соответствует полутвердой глине.

Окончательно устанавливаем: грунт — глина полутвердая и может служить естественным основанием.

Общая оценка строительной площадки 2: согласно геологическому разрезу площадка (см. рис. 1, 14) характеризуется спокойным рельефом с абсолютными отметками 115,7…116. Грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием грунтов. Каждый из слоев может служить естественным основанием.

Рис. 1, 14. Геологический разрез строительной площадки (к примеру 2).

Приложение Б4

Условные расчетные сопротивления песчаных грунтов

Песчаные грунты	, МПа
плотные	средней плотности
Крупные (независимо от влажности)	0,6	0,5
Средней крупности (независимо от влажности)	0,5	0,4
Мелкие: маловлажные влажные и насыщенные водой	0,4 0,3	0,3 0,2
Пылеватые: маловлажные влажные насыщенные водой	0,3 0,2 0,15	0,25 0,15 0,1

Приложение Б5

Условные расчетные сопротивления пылевато-глинистых грунтов

Пылевато-глинистые грунты	Коэффициент пористости	, МПа, при показатели текучести
= 0	= 1
Супеси	0,5 0,7	0,3 0,25	0,3 0,2
Суглинки	0,5 0,7	0,3 0,25 0,2	0,25 0,18 0,1
Глины	0,5 0,6 0,8 1,1	0,6 0,5 0,3 0,25	0,4 0,3 0,2 0,1

Примечание: Для пылевато-глинистых грунтов с промежуточными значениями и допускается определять значение , пользуясь интерполяцией в начале по для значений = 0 и = 1, затем по между полученными значениями для = 0 и = 1.

Приложение Б6

Нормативные значения удельных сцеплений , МПа, углов внутреннего трения , град. и модулей деформации , МПа, песчаных грунтов

Пески	Харак-теристика	Значение характеристик при коэффициенте пористости
0,45	0,55	0,65	0,75
Гравелистые и крупные		0,002	0,001	-	- - -
Средней крупности		0,003	0,002	0,001	- - -
Мелкие		0,006	0,004	0,002	-
Пылеватые		0,008	0,006	0,004	0,002

Приложение Б7

Нормативные значения модуля деформации пылевато-глинистых грунтов

Наименование грунтов и пределы нормативных значений их показателей	Модуль деформации грунтов Е, МПа при коэффициенте пористости е, равном
0,35	0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	0,95	1,05
Супеси	0≤ IL ≤0,75	-						-	-
Суглинки	0≤ IL ≤0,25 0,25< IL ≤0,5 0,5< IL ≤0,75	-	-	-					- -
Глины	0≤ IL ≤0,25 0,25< IL ≤0,5 0,5< IL ≤0,75	-	-	- -	-

Приложение Б8

Нормативные значения удельных сцеплений c_n,углов внутреннего трения

, град. и модулей деформации E, песчаных грунтов

Пески	Харак-терис- тика	Значения характеристик при коэффициенте пористости e
0,45	0,55	0,65	0,75
Гравелистые и крупные		0,002	0,001	-	- - -
Средней крупности		0,003	0,002	0,001	- - -
Мелкие		0,006	0,004	0,002	-
Пылеватые		0,008	0,006	0,004	0,002

Приложение Б9

Нормативные значения удельных сцеплений , и углов внутреннего трения , град. пылевато-глинистых грунтов

Пылевато-глинистые грунты	Харак-теристи-ка	Значения характеристик грунтов при коэффициенте пористости е
0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	0,95	1,05
Супеси: 0≤ IL ≤0,25   0,25< IL ≤0,75		0,021     0,019	0,017     0,015	0,015     0,013	0,013     0,011	- -     0,009	- -     - -	- -     - -
Суглинки: 0≤ IL ≤0,25   0,25< IL ≤0,5     0,5< IL ≤0,75		0,047   0,039   - -	0,037   0,034   - -	0,031   0,028   0,025	0,025   0,023   0,02	0,022   0,018   0,016	0,019   0,015   0,014	- -   - -   0,012
Глины: 0≤ IL ≤0,25   0,25< IL ≤0,5   0,5< IL ≤0,75		- -   - - - -	0,081   - - - -	0,068   0,057 0,045	0,054   0,05 0,041	0,047   0,043 0,036	0,041   0,037 0,033	0,036   0,032 0,029

Приложение Б10

Значение коэффициентов условий работы и

Грунты		для зданий и сооружений с жесткой конструктивной схемой при L/H
≥4	≤1,5
Крупнообломочные с песчаным заполнителем и песчаные, кроме мелких и пылевых	1,4	1,2	1,4
Пески мелкие	1,3	1,1	1,3
Пески пылеватые: маловлажные и влажные насыщенные водой	1,25 1,1		1,2 1,2
Пылевато-глинистые, а также крупнообло-мочные с пылевато-глинистым заполнителем: IL ≤0,25 0,25< IL ≤0,5 IL >0,5	1.25 1.2 1.1		1.1 1.1

Примечания: 1. Здания и сооружения считаются жесткими, если конструкции специально приспособлены к восприятиям дополнительных усилий от деформации основания. 2. Для зданий с гибкой конструктивной схемой принимают = 1.3. При промежуточных значениях отношения L/H (длинна здания и его высоте) значения коэффициента определяется интерполяцией.

Приложение Б11

Значение коэффициентов , ,

, град				, град
	0,01 0,03 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16	1,06 1,12 1,18 1,25 1,32 1,39 1,47 1,55 1,64	3,14 3,23 3,32 3,41 3,51 3,61 3,71 3,82 3,93 4,05		0,18 0,21 0,23 ,06 0,29 0,32 0,36 0,39 0,43 0,47	1,73 1,83 1,94 2,05 2,17 2,3 2,43 2,57 2,73 2,89	4,17 4,29 4,42 4,55 4,69 4,84 4,99 5,15 5,31 5,48
	0,51 0,56 0,61 0,69 0,72 0,78 0,84 0,91 0,98 1,06 1,15 1,24 1,34	3,06 3,24 3,44 3,65 3,87 4,11 4,37 4,64 4,93 5,25 5,59 5,95 6,34	5,66 5,84 6,04 6,24 6,45 6,67 6,9 7,14 7,4 7,67 7,95 8,24 8,55		1,44 1,55 1,68 1,81 1,95 2,11 2,28 2,46 2,66 2,88 3,12 3,38 3,66	6,76 7,22 7,71 8,24 8,81 9,44 10,11 10,85 11,64 12,51 13,46 14,5 15,64	8,88 9,22 9,58 9,97 10,37 10,8 11,25 11,73 12,24 12,79 13,37 13,98 14,64

Дата добавления: 2014-11-18