Оценка инженерно-геологических и гидрогеологических условий

Оценка инженерно-геологических и гидрогеологических условий начинается с определения недостающих характеристик физико-механических свойств грунтов.

Плотность скелета:

Пористость:

Коэффициент пористости:

Полная влагоемкость:

Степень влажности:

Удельный вес с учетом взвешивающего действия воды:

Число пластичности:

Показатель текучести:

Коэффициент относительно сжимаемости:

где - коэффициент Пуассона, [3]

Степень пучинистости грунтов определяется составом грунта, его пористостью, а также уровнем грунтовых вод (УГВ). Так глинистые грунты, мелкие и пылеватые пески относятся к пучинистым грунтам. В глинах и мелких песках влага достаточно высоко поднимается от УГВ за счет капиллярного эффекта и хорошо удерживается в таком грунте, как в губке. К тому же, процесс промерзания грунта происходит сверху вниз, при этом граница между влажным и мерзлым грунтом опускается с некоторой скоростью. Влага, превращаясь в лед, увеличивается в объеме, вытесняя сама себя в нижние слои грунта, сквозь его структуру. Так вот, пучинистость грунта определяется также тем, успеет ли выдавливаемая сверху влага просочиться через структуру грунта или нет. Сквозь глину влага уйти не успевает, и такой грунт становится пучинистым.

По ВСН 29-85 дадим оценку пучинистости грунта. По степени пучинистости грунты подразделяются на пять групп (табл. 2). Принадлежность пылевато-глинистого грунта к той или иной группе оценивается параметром R_f.

где - критическая влажность, отн. ед., определяемая по графику (рис. 2);

- коэффициент, численно равный абсолютному значению средней зимней температуры воздуха, для Петрозаводска – 10°С.

Глина (№ 1) – сильнопучинистый грунт;

Суглинок (№ 4) – практически непучинистый грунт.

Рис. 2. Значение критической влажности в зависимости от числа пластичности I_P

и границы текучести W_L.

Классификация пылевато-глинистых грунтов по степени пучинистости

Таблица 2

Наименование грунта	Степень пучинистости грунта
Практически непучинистый	Слабо-пучинистый	Средне-пучинистый	Сильно-пучинистый	Чрезмерно пучинистый
Значение параметра Rf
Супеси 0,02 < Iр < 0,07	0,0014	0,0014 - 0.0049	0,0049-0,0098	0,0098-0,0169	0,0169
Супеси пылеватые 0,02< Iр <0,07	0,0009	0,0009-0,003	0,003-0,006	0,006-0,0103	0,0103
Суглинки 0,07 < Iр < 0,I7	0,001	0,001-0,0035	0,0035-0,0071	0,0071-0,0122	0,0122
Суглинки пылеватые 0,07 < Iр <0,13	0,0008	0,0008-0,0027	0,0027 -0,0054	0,0054-0,0093	0,0093
Суглинки пылеватые 0,13< Iр <0,17	0,0007	0,0007-0,0023	0,0023-0,0046	0,0046-0,0079	0,0079
Глины Iр > 0,17	0,0012	0,0012-0,0043	0,0043-0,0086	0,0086-0,0147	0,0147

Пучинистые свойства песков, содержащих пылеватые фракции, определяются посредством показателя дисперсности D.

- D<1 показатель для пучинистых грунтов;

- 1 < D < 5 показатель для слабопучинистых грунтов;

- D>5 показатель для среднепучинистых грунтов.

где k₁ = 1,65·10^-4 см²,

d₀ – средний диаметр частиц грунта, см (для пылеватых песков d₀ = 0,01 см),

е – коэффициент пористости.

Таким образом, несущий слой основания (№ 15) – грунт среднепучинистый.

На основании характеристик свойств грунтов можно дать оценку физического состояния грунтов:

· Песчаный грунт (№ 15) среднесжимаемый, по плотности сложения – плотный; среднепучинистый грунт.

· Глинистый грунт (№ 1) среднесжимаемый, по консистенции – тугопластичная глина; сильнопучинистый грунт.

· Суглинистый грунт (№ 4) малосжимаемый, по консистенции также тугопластичный; практически непучинистый.

Расчетное сопротивление определяем для каждого слоя грунта. Глубину заложения фундамента принимаем 150 см [c. 13, 2]. Несущий слой основания – песок серовато-желтый пылеватый, подстилающие слои – глина коричневато-серая пылеватая ленточная и суглинок серый пылеватый с линзами песка и гравия. Расчетное сопротивление несущего слоя определяем на глубине заложения подошвы фундамента, а подстилающих слоев – на отметках выше и ниже границы их на 0,5 м.

Размер подошвы фундамента:1 м – ширина подошвы (b), 3 м – длина подошвы (l).

где , - коэффициенты условий работы (по табл. 43 (3), [4]);

- коэффициент, принимаемый равным 1, если прочнос­тные характеристики грунта (с и j) определены непосредс­твенными испытаниями;

- коэффициенты, принимаемые по табл. 44(4) – [4];

- коэффициент, принимаемый равным 1 при b < 10 м;

b - ширина подошвы фундамента, м;

- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3;

- то же, залегающих выше подошвы ();

- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

- глубина заложения фундаментов.

Рис. 3. Расчетные сопротивления слоев грунта

Расчетное сопротивление R₁.

угол внутреннего терния

Расчетное сопротивление R₂.

угол внутреннего терния

Расчетное сопротивление R₃.

угол внутреннего терния

Расчетное сопротивление R₄.

угол внутреннего терния

Расчетное сопротивление R₅.

угол внутреннего терния

Расчетное сопротивление R₆.

угол внутреннего терния

Рис. 4. Схема распределения вертикальных напряжений в линейно-деформируемом полупространстве

DL - отметка планировки;

NL - отметка поверхности природного рельефа;

FL - отметка подошвы фундамента;

WL - уровень подземных вод;

В.С - нижняя граница сжимаемой толщи;

d и dn глубина заложения фундамента соответственно от уровня планировки и поверхности природного рельефа;

b - ширина фундамента;

Р - среднее давление под подошвой фундамента;

Р₀ - дополнительное давление на основание;

σ_zg и σ_zg,0 - дополнительное вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы;

σ_zp и σ_zр,0 - дополнительное вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы;

Нс - глубина сжимаемой толщи

Дата добавления: 2014-12-08