Определение нормативных и расчетных характеристик грунтов

В силу неоднородности грунтов физико-механические свойства даже в пределах одного слоя не постоянны, поэтому определение характеристик по результатам испытаний одного образца дает лишь частное значение искомой величины.

Для получения достоверных значений физико-механических характеристик грунтов при бегают х статистической обработке результатов ограниченного числа испытаний. Частное значение или частное определение служит основой для вычисления показателя, называемого средним арифметическим, с помощью которого устанавливают нормативное значение искомой характеристики:

X_n=l/k Σ X _i (1.25)

где k - число испытаний по определению характеристики; X _i - частное (i-e) значение искомой характеристики.

Характеристики, используемые в расчетах, называют расчетными и определяют по формуле

X=X_n/γ_g (1.26)

где γ_g -коэффициент надежности по грунту..

При вычислении расчетных значений, определяющих прочностные характеристики грунта (удельное сцепление, угол внутреннего трения, плотность и предел прочности на одноосное сжатие для скальных грунтов), коэффициент надежности.по грунту устанавливается в зависимости от изменчивости этих характеристики и значения доверительной вероятности (обеспеченности) α:

γ_g=l/(l±p_T) (1.27)

где р_Т - показатель точности оценки среднего значения xapaктepистики грунта.

Знак в формуле (1.27) принимают таким, который обеспечивает большую надежность данного расчета основания или фундамента для прочих характеристик γ_g = 1.Показатель точности оценки находят по следующим формулам для с и tg φ

ρ_T=t_αv

p_T=t_αv/√k

где t_α - коэффициент, зависящий от заданной доверительной вероятности а. и числа экспериментов; v - коэффициент вариации определяемой характеристики:

v=σ/X_n (1.30)

σ - среднее квадратичное отклонение характеристики.

Среднее квадратичное отклонение при назначении Rc и ограниченном числе опытов определяют по формуле

σ=√(1/(k-1)·Σ(X_n-X_i)²) (1.31)

Для С и tg φ среднее квадратичное отклонение находят из выражений

σ_c=σ_i√(1/∆·Σσ_i) (1.32)

σ_tgφ=σ_τ√k/∆ (1.33)

Среднее квадратичное отклонение величины сопротивления грунта срезу

σ_τ=√(1/(k-2) · Σ(σ_itgφ_n+c-τ_i)²) (1.34)

гдe k - число определений; σ_i- вертикальное давление при i-м испытании: τ_i - сопротивление сдвигу при i-м испытании.

Нормативное значение угла внутреннего трения φ_n и удельного сцепления Сп, входящих в формулу (1.25), определяют по результатам обработки серии опытов методом наименьших квадратов:

c_n=1/∆ ∙(Στ_iΣσ²_i - Σσ_iΣτ_iσ_i)

tgφ_n=1/∆∙(kΣτ_iσ_i - Στ_iΣσ_i)

где k- число определений величины τ_i при давлении σ_i.

Величину 11, приcyтствующую в формулах (1.32), (1.33), (1.35) и (1.36), находят из выражения

∆=k∙Σσ²_i-(Σσ_i)²

Точное значение искомой характеристики по огpаниченному числу опытов определить нельзя. Можно оценить лишь ее максимальное отклонение от истинного значения, т. е. найти ее вероятную достоверность, которая оценивается доверительной вероятностью %. Этот показатель означает вероятность того, что вычисленный результат Xп отличается от истинного значения Х₀ не больше чем на величину ∆ X, т. е. значение искомой характеристики на кривой распределения попадает в интервал Х, показанный на рис. 1.10 и называемый доверительным ин­тервалом.

В расчетах оснований доверительный интервал зависит от степени влажности и возможности ожидаемого события. При расче­тах устойчивости грунтов принимают α=0,95, а при расчетах деформативности α =0,85. Такое различие объясняется тем, что потеря устойчивости гpyнтa опаснее осадки. Принятые доверительные вероятности означают, что в первом случае только 5%, а во втором - 15% значений частных определений будет больше или меньше принятого значения искомой характеристики..

Число частных определений k, по которым назначают нормативные и расчетные значения характеристик, зависит от неоднородности грунтов и степени ответственности возводимого здания или сооружения. для статистической обработки требуется не менее шести испытаний. для получения более достоверного значения требуется большее количество опытов: чем оно больше, тем меньше значение t_α и ρ _Т, соответственно сужается и доверительный интервал, т. е. значение искомой характеристики будет в большей степени приближаться к действительному.

При полевых испытаниях грунтов жесткими штампами, целью которых является определение модуля деформаций, допускается находить его по результатам трех опытов или двух, если результаты отличаются друг от друга не более чем на 25%.

ТЕМА 2

Дата добавления: 2014-01-04