Справочные значения прочностных и деформационных характеристик грунтов

Деформационные характеристики грунтов

Исследования деформационных характеристик грунтов направлено на определение возможности удерживать без проседания и изменения целостности как части конструкции, так и всего строения. На стадии проекта изучение данных характеристик является основным, так как именно такие исследования определяют необходимый вид фундамента и его глубину. Также особенности устойчивости грунтов оказывают прямое влияние, насколько высоким может быть будущее строение.

Важность таких исследований очень велика. В случаях проведения некорректного исследования, полученные данные, могут привезти к нарушению целостности здания или его полному разрушению. Устойчивость к деформациям грунта напрямую оказывает влияние на наклон, появление трещин, просадки фундамента и других негативных явлений.

Определение несущей способности

Определение несущей способности грунта происходит через использование нагрузок и отслеживанием всех происходящих деформаций. Опытным путем устанавливается, какие будут получены результаты от нагрузок разной степени. Так определяется степень деформационных характеристик грунта при различных нагрузках. И определяется нагрузка, при которой никаких значительных деформаций не произошло.

В зависимости от вида грунта деформационные характеристики получаются различными. Так глина практически не имеет деформаций при различных нагрузках, в то время как, песок не выдерживает нагрузки и сдвигается. Такой сдвиг вызывает разрушение фундамента, стен, проседания одной ил нескольких сторон.

Сама прочность грунта имеет сильную зависимость от того, в каком состоянии она находиться (насыщенность влагой, температура и т.д.).

Сила воздействия

В проведении испытаний является значительным не только изучение степени переносимого напряжения от массы здания или конструкции. Значительными условиями для расчета являются силы, воздействующие на само здание. В период эксплуатации постоянно оказывают влияние такие дополнительные силы, как:

  • давление атмосферы;
  • дополнительная масса от осадков;
  • ветер.

На уровне лабораторных испытаний устанавливается максимальная и безопасная степень воздействия горизонтальных и вертикальных нагрузок. Так определяется несущая способность грунтов и уровень опасности, который следует предусмотреть на случай чрезвычайных последствий. Во время заключения по таким испытаниям главным показателям является устойчивость к сдвигающим деформациям, что и приводит к изменениям целостности и разрушениям.

Изучение образцов грунта

Для точного определения деформационные характеристики грунтов, проводятся специальные испытания. Проведение исследований регламентировано и имеет ряд определенных методов и оборудования, которое соответствует соответствующему ГОСТу № 12248-96.

Одним из основных регламентированных методов исследования является метод «одно плоскостного среза». Специальный прибор производит сдвиг одной части по отношению у другой. Так определяется главная характеристика деформации грунта.

Для проведения испытаний используется не меньше 3-х образцов грунта. Используемые образцы подвергаются сдвигающей силе, которая с каждым этапом нарастает и в конечном итоге приводит к деформации. В первоначальных этапах проверяется горизонтальная прочность перед сдвигами. На второй стадии такой же процесс с тремя образцами проводят для определения сдвигающей деформации по горизонтали.

Шаг изменения нагрузки происходит в 0,1 атмосферы. Процесс исследований прекращается при разрушении грунта или сдвига в полсантиметра.

Все лабораторные результаты заносятся в график, где и устанавливается удельное сцепление и сопротивление грунту.

Все полученные результаты опытных испытаний и средние расчетные сравниваются с установленным государственным стандартам для строения здания.

Как итог, выносятся рекомендации по возможности строения зданий с их нагрузкой, этажностью и фундаментом.

Период проведения исследований

Проведение исследований на деформационные характеристики обязано проходить на этапе изыскательных работ, на этапе проектирования будущей постройки. Проведение испытания несущей способности грунта обязательно для постройки любых зданий и сооружений, особенно важно для зданий с большим количеством этажей.

Забор проб производится специальным оборудованием с помощью шурфов. Шурф представляет собой забуренную скважину на глубину, откуда будет начинаться заливка фундамента. Проведение взятия проб грунта обязательно производится таким методом, так как при вскапывании происходи разрыхление и перемешивание. Взятие проб производят по всей длине шурфа через каждый метр. Для испытаний подходят только целостные пробы.

Сами исследования проводятся на грунте в различных состояниях: повышенной влажности, нагретом, минимального количества влаги, замершем, уплотненном, неуплотненном.

Основные расчеты несущей способности грунтовых пород

Деформация грунта определяется с помощью определенных значений:

  • прочность – противостояние воздействию извне. Измеряется максимальным пределом. За предел принимается максимально переносимое напряжение без нарушения целостности;
  • угол трения – каждый вид породы имеет свой угол трения;
  • сцепление – сила связей между частичками грунта;
  • модуль деформации – выражает через отношение деформации и напряжения.

Все характеристики имеют различные значения при определенных изменениях состояния грунта.

Влияние на деформации

На деформации грунта влияет несколько определенных факторов:

  • размер частиц грунта – чем меньше частицы, тем выше плотность;
  • пористость – чем больше расстояние частиц друг от друга, тем ниже прочность грунта;
  • влажность – повышенная влажность снижает предельное значение прочности;
  • подземные воды – наличие большого водного фронта и его сезонные колебания влияют на прочность грунта;
  • резкие погодные изменения – при цикличном и резком переходе от теплого состояния к более холодному (точнее 0 °С и ниже) может происходить сдвиг в определенных областях грунта.

Все факторы влияние обязаны быть приняты к сведенью в процессе определения основных рекомендаций по строительству и закладке фундамента под здание.

Виды грунта, подлежащие обязательному исследованию

В целом для обеспечения полной безопасности строительства и эксплуатации здания проведение исследований на деформации рекомендовано для всех видов грунта. Так можно определить возможные сложности, которые повлияют на эксплуатацию и строительство объекта. Проведение обязательных испытаний на деформации согласно государственного стандарта определено для:

  • крупнообломочных грунтов;
  • песков;
  • глинистых пород;
  • органоминеральных грунтов;
  • органических грунтов;
  • засоленных грунтов.

Данные виды грунта являются особо подверженными для деформаций своих несущих характеристик. Это связано с их особенностями проявления физических свойств при возникновении внешних факторов. Крупнообломочные и пески не имеют высокой прочности и для них характерен сдвиг под нагрузкой, а это мгновенно вызывает разрушение фундамента, проседание и перекос стен и как следствие полное разрушение. Также все перечисленные виды грунта особо подвержены изменению своих свойств при намокании. Все грунты имеют либо не высокую плотность, что при намокании приводит к провалам, либо в них присутствуют растворимые примеси. Именно поэтому точное определение деформационных характеристик грунтов данной категории является обязательным. После исследования разрабатывается список рекомендаций по устранению возможных проседаний и уплотнению грунта. Только основываясь на полноценное исследование, производится план мероприятий по предотвращению низких показателей прочности грунта.

Также обязательным является проведение данных испытаний для строительства высотных многоэтажных зданий, у которых повышенная нагрузка конструкции и увеличенная нагрузка горизонтального и вертикального воздействия. При неучтенных обстоятельствах с плотностью и несущей способностью грунта, фундамент может не соответствовать требуемой нагрузке. Такая ситуация может привести к обрушению или завалу здания на бок. Попытка сэкономить может привести не только к потере объекта, но и к потере человеческих жизней.

Наша работа

Компания «Геодата» предлагает исследование деформационных исследований грунта, а также весь спектр инженерно-геодезических изысканий на индивидуальных условиях. Благодаря большому опыту работы и крепким партнерским связям мы разработали гибкую систему цен, которые подойдут каждому. Работа выполняется только профессионалами свое дела, а в компанию приходят из лучших университетов страны.

Мы производим весь комплекс изысканий согласно установленным государственным стандартом с передачей всех необходимых заключений и документации во многих регионах страны.

Если у Вас есть к нам вопросы, просто свяжитесь с нами по указанному номеру или напишите на нашу электронную почту. Также Вы всегда можете заказать звонок с сайта, и наши специалисты проконсультируют Вас по всем интересующим вопросам.

Законодательная база Российской Федерации

Бесплатная горячая линия юридической помощи

Бесплатная консультация
Навигация
Федеральное законодательство

Действия

  • Главная
  • “ПРОЕКТИРОВАНИЕ И УСТРОЙСТВО ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ. СП 50-101-2004” (утв. Госстроем РФ)
Наименование документ“ПРОЕКТИРОВАНИЕ И УСТРОЙСТВО ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ. СП 50-101-2004” (утв. Госстроем РФ)
Вид документапостановление, правила
Принявший органгосстрой рф
Номер документаСП 50-101-2004
Дата принятия01.01.1970
Дата редакции09.03.2004
Дата регистрации в Минюсте01.01.1970
Статусдействует
Публикация
  • На момент включения в базу документ опубликован не был
НавигаторПримечания

5.3 Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов

5.3.1 Основными параметрами механических свойств грунтов, определяющими несущую способность оснований и их деформации, являются прочностные и деформационные характеристики грунтов (угол внутреннего трения , удельное сцепление с и модуль деформации дисперсных грунтов Е, предел прочности на одноосное сжатие скальных грунтов R_c). Допускается применять другие параметры, характеризующие взаимодействие фундаментов с грунтом основания и установленные опытным путем (удельные силы пучения при промерзании, коэффициенты жесткости основания и пр.).

Примечание – Далее, за исключением специально оговоренных случаев, под термином “характеристики грунтов” понимают не только механические, но и физические характеристики грунтов, а также упомянутые в настоящем пункте параметры.

5.3.2 Характеристики грунтов природного сложения, а также искусственного происхождения должны определяться, как правило, на основе их непосредственных испытаний в полевых или лабораторных условиях с учетом возможного изменения влажности грунтов в процессе строительства и эксплуатации сооружений, так как для неполностью водонасыщенных (S_r 0,5, органоминеральных и органических грунтов, для которых подготовка целиков для полевых испытаний или отбор образцов для .лабораторных испытаний затруднительны, прочностные характеристики для расчета оснований из этих грунтов в нестабилизированном состоянии могут быть определены полевым методом вращательного среза в скважинах или в массиве (ГОСТ 20276).

Читайте также:  Защита электросети

5.3.9 Значения и с песков и глинистых грунтов для сооружений II и III уровней ответственности могут быть определены полевыми методами поступательного и кольцевого среза в скважинах (ГОСТ 20276). При этом для сооружений II уровня ответственности полученные значения фи и с должны уточняться на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта методами, указанными в 5.3.7.

5.3.10 Значения фи и с песков и глинистых грунтов могут быть определены методом статического зондирования, а песков (кроме пылеватых водонасыщенных) – методом динамического зондирования (ГОСТ 19912).

Для сооружений I и II уровней ответственности полученные зондированием значения j и с должны уточняться на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта методами, указанными в 5.3.7. В остальных случаях допускается определять значения фи и с только по данным зондирования, используя таблицы, указанные в 5.3.5.

5.3.11 Указанные в 5.3.5, 5.3.6 методы определения модуля деформации и в 5.3.9, 5.3.10 методы определения прочностных характеристик допускается при соответствующем обосновании применять без параллельного проведения испытаний методами, указанными в 5.3.3 и 5.3.7, для сооружений II уровня ответственности (технически несложные сооружения, сооружения, малочувствительные к деформациям основания, и др.).

5.3.12 Предел прочности на одноосное сжатие скальных грунтов определяют в соответствии с ГОСТ 12248.

5.3.13 Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов устанавливают на основе статистической обработки результатов испытаний по методике, изложенной в ГОСТ 20522.

5.3.14 Все расчеты оснований должны выполняться с использованием расчетных значений характеристик грунтов X, определяемых по формуле

X = X_n/_g,(5.1)

где Х_n – нормативное значение данной характеристики;

_g – коэффициент надежности по грунту.

Коэффициент надежности по грунту при вычислении расчетных значений прочностных характеристик (удельного сцепления с, угла внутреннего трения фи дисперсных грунтов и предела прочности на одноосное сжатие скальных грунтов R_c, а также плотности грунта ) устанавливают в зависимости от изменчивости этих характеристик, числа определений и значения доверительной вероятности (ГОСТ 20522).

Для прочих характеристик грунта допускается принимать _g равным 1.

Примечание – Расчетное значение удельного веса грунта определяют умножением расчетного значения плотности грунта на ускорение свободного падения.

5.3.15 Доверительную вероятность расчетных значений характеристик грунтов а принимают равной при расчетах оснований по первой группе предельных состояний 0,95, по второй группе – 0,85.

При соответствующем обосновании для сооружений I уровня ответственности допускается принимать большую доверительную вероятность расчетных значений характеристик грунтов, чем указано выше.

1 Расчетные значения характеристик грунтов, соответствующие различным значениям доверительной вероятности, должны приводиться в отчетах по инженерно-геологическим изысканиям.

2 Расчетные значения характеристик грунтов с, и для расчетов по несущей способности обозначают с_I, _I и _I а по деформациям – с_II, _II и _II.

5.3.16 Число определений характеристик грунтов, необходимое для вычисления их нормативных и расчетных значений, должно устанавливаться в зависимости от степени неоднородности грунтов основания, требуемой точности вычисления характеристики и уровня ответственности сооружения и указываться в программе исследований. Следует учитывать, что увеличение числа определений характеристик грунтов приводит к повышению их расчетных значений и следовательно к более экономичным проектным решениям.

Число одноименных частных определений для каждого выделенного на площадке инженерно-геологического или расчетного грунтового элемента (ГОСТ 20522) должно быть не менее десяти для физических характеристик и не менее шести – для механических характеристик. При определении модуля деформации по результатам испытаний грунтов в полевых условиях штампом допускается ограничиваться результатами трех испытаний (или двух, если они отклоняются от среднего не более чем на 25%).

5.3.17 Для предварительных расчетов оснований сооружений I и II уровней ответственности, а также для окончательных расчетов оснований сооружений III уровня ответственности и опор воздушных линий электропередачи независимо от их уровня ответственности допускается определять нормативные и расчетные значения прочностных и деформационных характеристик грунтов по таблицам в зависимости от их физических характеристик. При соответствующем обосновании допускается использовать таблицы для окончательных расчетов сооружений II уровня ответственности (технически несложные сооружения, сооружения, малочувствительные к деформациям основания, и др.).

1 Нормативные значения угла внутреннего трения _n, удельного сцепления с_n и модуля деформации Е допускается принимать по таблицам приложения Г. Расчетные значения характеристик в этом случае принимают при следующих значениях коэффициента надежности по грунту:

в расчетах оснований по деформациям_g = 1;
в расчетах оснований по несущей способности:
для удельного сцепления_g(c) = 1,5;
для угла внутреннего трения песчаных грунтов_g() = 1,1;
то же, глинистых грунтов_g() = 1,15.

2 Для отдельных районов допускается вместо таблиц приложения Г пользоваться региональными таблицами характеристик грунтов, специфических для этих районов, приведенными в территориальных строительных нормах.

Реконструкция деревянного дома

Характеристики грунтов

СП 22.13330.2011
Актуализированная редакция СНиП 2.02.04-88
Автор НИИОСП им.Н.М.Герсеванова

СП 50-101-2004 “Проектирование и устройство оснований
и фундаментов зданий и сооружений”
Автор НИИОСП им. Н.М.Герсеванова, ГУП Мосгипронисельстрой

См. Нормативные значения этих характеристик – Приложение А СП 22.13330.2016

  • – временное сопротивление при одноосном сжатии, показатели размягчаемости и растворимости для скальных грунтов (ГОСТ 12248).
  • Для специфических грунтов, особенности проектирования оснований которых изложены в разделе 6, и при проектировании подземных сооружений (раздел 9) дополнительно должны быть определены характеристики, указанные в этих разделах. По специальному заданию дополнительно могут быть определены и другие необходимые для расчетов характеристики грунтов (например, реологические).

    При определении расчетного сопротивления грунта R оснований деревянных домов, относящихся к 3 пониженному классу ответственности, по табличным значениям R (В.1-В.10 приложения В) не требуется определения таких физико-механических характеристик, как:

    угол внутреннего трения, удельное сцепление, модуль деформации и коэффициент поперечной деформации грунтов (ГОСТ 12248, ГОСТ 20276, ГОСТ 30416 и ГОСТ 30672);

    См. пример определения свойств грунтов для замены фундамента на странице сайте: “Пример расчета основания деревянного дома”

    Определения

    ГОСТ 25100-2011
    Автор НОИЗ и др.

    1. Коэффициент пористости e определяется по формуле (См. А.6 ГОСТ 25100-2011)

    где

      ρs-плотность частиц (скелета) грунта, масса единицы объема твердых (скелетных) частиц грунта г/см3;
      ρd – плотность сухого грунта, отношение массы грунта за вычетом массы воды и льда в его порах к его первоначальному объему, г/см3, определяемая по формуле
      Плотность сухого грунта (скелета) ρdопределяют по формуле (см. А.16 ГОСТ 25100.2011)

        где ρ – плотность грунта, г/см 3 (см. ГОСТ 5180);
        w – естественная влажность грунта, %
      Показатель текучести IL – отношение разности влажностей, соответствующих двум состояниям грунта: естественному W и на границе раскатывания Wp, к числу пластичности Ip
      А.18 ГОСТ 25100-2011, Показатель текучести IL д.е., – показатель состояния (консистенции) глинистых грунтов; определяют по формуле

        где w – естественная влажность грунта, % (см. ГОСТ-5180-84);
        wp – влажность на границе раскатывания, % (см. ГОСТ 5180);
        Ip – число пластичности, %, (см. А.31 ГОСТ 25100-2011)
      Число пластичности Ip (См. А.31 ГОСТ 25100-2011), %; определяют по формуле

        где wL – влажность на границе текучести, % (см. 4 ГОСТ 5180);
        wp – влажность на границе раскатывания, % (см. 5 ГОСТ 5180)

    ГОСТ 12248-2010
    Автор НИИОСП им. Н.М.Герсеванова и др.

      ei и ei+1 – коэффициенты пористости, соответствующие давлениям pi и pi+1.

    Глава 5.1.6. п.:

      По измеренным в процессе испытания значениям горизонтальной срезающей и нормальной нагрузок вычисляют касательные и нормальные напряжения τ и σ, МПа, по формулам:

      τ = 10Q / A; (5.3)
      σ = 10F / A; (5.4)

      Удельное сцеплениеc и угол внутреннего тренияφ грунта определяются как параметры линейной зависимости

      τ = σ tg( φ ) + c (5.5)

      где

        τ и φ определяются по формулам (5.3) и (5.4) = Q/A, (5.1) – касательные напряжения и
        = F/A, (5.2) – нормальные напряжения
        Q и F -соответственно касательная и нормальная сила к плоскости среза, кН
        A – пллощадь среза, см2

    Модуль деформации по данным компрессионных испытаний Ek — коэф. пропорциональности между давлением и относительной линейное общей деформацией грунта, возникающей под этим давлением, характеризующий остаточные и упругие деформации песков мелких и пылеватых, глинистых грунтов, органо-минеральных и органических грунтов, (См. 5.4 ГОСТ 12248-2010)

    Пособие к СНиП 2.02.01-83*
    Автор НИИОСП им. Герсеванова

    Гдава 2. п:

      Физические характеристики грунтов определяют по действующим ГОСТам. Формулы вычисляемых физических показателей приведены в табл. 8. sat“> Формулы вычисляемых физических показателей приведены в табл. 8.

      Таблица 8

      ХарактеристикаФормула
      Плотность сухого грунта ρd, г/см 3 , т/м 3ρd = ρ/(1 + w)
      Пористость nn = 1 – ρd / ρs
      Коэффициент пористости еe = n / (1-n) или
      (1 + wsats / (ρ – 1)
      Полная влагоемкость wsatwsat = eρw / (ρs)

      Следует различать:

        плотность грунта ρ – отношение массы грунта включая массу воды в его порах к занимаемому этим грунтом объему (г/см 3 т/м 3)
        плотность сухого грунта ρd – отношение массы сухого грунта (исключая массу воды в его порах) к занимаемому этим грунтом объему (г/см 3 т/м 3)
        плотность частиц грунта ρs – отношение массы сухого грунта (исключая массу воды в его порах) к объему твердой части этого грунта (г/см 3 т/м 3).

      Полная влагоёмкость Wo – максимально возможное содержание в грунте всех возможных видов воды при полном заполнении его пор.

      где: n – пористость, д.е.,
      ρw – плотность воды, г/см3,
      ρd – плотность сухого грунта [2].

    В табл. 9 приведены ориентировочные значения плотностей частиц грунтов ρs не содержащих водорастворимых солей и органических веществ

    Таблица 9

    Тип грунтаСреднее значение плотности частиц ρs, г/см 3
    Пески2,66
    Супеси2,7
    Суглинки2,71
    Глины2,74

    ГОСТ 5180
    Автор НИИОСП им. Н.М. Герсеванова

    В зависимости от характера грунта следует различать два типа процесса консолидации. Консолидация первого типа наблюдается в грунтах со слабыми водно-коллоидными связями (пылеватые и песчанистые глинистые грунты), обусловливается водопроницаемостью грунта и условиями оттока выжимаемой из грунта воды; это так называемая фильтрационная консолидация. Консолидация второго типа наблюдается в глинистых грунтах со значительными водно-коллоидными структурными связями, которые осложняют процесс уплотнения.
    Значения модуля деформации грунта E используется для вычисления осадки основания s по расчетной расчетной схеме в виде линейно деформируемого полупространства определяют методом послойного суммирования по формуле 5.14 (См. СП 50-101-2004)

    Изменение прочностных и деформационных характеристик грунтов в основании реконструируемых зданий

    В результате действия нагрузок на массив грунта последний (при отсутствии неблагоприятных ситуаций) упрочняется в локальной зоне под подошвой фундамента (штампа). Многие исследователи показывают, что при этом увеличиваются сцепление (зацепление) с и угол внутреннего трения φ. А. И. Орнатский (1962), П. А. Коновалов (1980), Б. И. Далматов, Е. С. Утенов (1981) отмечают увеличение сцепления в тинистых грунтах в 2-4 раза; возрастает и зацепление песчаных грунтов, но незначительно, что видно из данных табл. 2.8.

    Изменение прочностных характеристик грунтов

    Номер опыта
    Грунты
    φ°с, МПаφ°с, МПаφ°с, МПаφ°с, МПаφ°с, МПаφ°с, МПа
    В естественном состоянии Под подошвой0,001 0,0040,001 0,0120,007 0,0310,020 0,0240,008 0,0250,016 0,025

    А. Г. Ройтман в условиях Москвы наблюдал увеличение сцепления суглинков с начальным коэффициентом пористости 0,48 – 0,52 и с = 0,01МПа при давлении 0,75МПа в 2 раза; при давлении 0,25МПа -в 5 раз. При этом угол внутреннего трения для тугопластичных суглинков при изменении давления и с течением времени не изменялся.

    Вследствие увеличения значений прочностных характеристик возрастает и расчетное сопротивление. По данным П. А. Коновалова (1980) и Е. А. Сорочана (1976), такое увеличение для глинистых грунтов составило 56%, для песчаных – 44%.

    Представляется, что такой подход к установлению значения расчетного сопротивления с учетом уплотнения грунтов в процессе эксплуатации (Rупл) более обоснован. Порядок определения Rупл может быть следующим:

    • в процессе обследования устанавливают фактические значения
    угла внутреннего трения с учетом опрессовки грунтов φупл и сцепления супл.;

    • полученные значения являются основой для установления Rупл..

    Несомненную сложность представляет методика определения основных прочностных характеристик непосредственно под фундаментами. Поэтому для поверочных расчетов используют различные приемы, позволяющие уточнять необходимые для расчета данные. Интересен анализ изменения свойств грунтов основания во времени для различных сооружений со сроком эксплуатации 100 и более лет в разных регионах страны. Установлено, что в процессе эксплуатации давление по подошве фундамента рt увеличивается в 2,1 – 2,7 раза по сравнению с начальным давлением по окончании строительства – р. Эти данные систематизированы в табл.2.9.

    На основании натурных и лабораторных испытаний Ю. Н. Дворкиным (1985) была предложена интересная методика получения значений рис песчаных грунтов для прогнозируемого момента времени. Закономерности изменения во времени прочностных характеристик приведены на рис. 2.8. По найденным корреляционным зависимостям составлены эмпирические формулы для определения значений φt и сt:

    для песков средней крупности

    для мелких песков

    для песков пылеватых

    где φо и φt – углы внутреннего трения соответственно до момента загружения и за время t; с и сt – удельное сцепление до загружения и за время t.

    Свойства песков в основании зданий в разных городах России

    ЗданиеПоказатели давления, МПА явления, МПаВидГрунты ХарактеристикиКол-во частиц °с, МПа
    Глуховский комбинат (Ногинск)0,3450,940,621,522,720,56Песок крупный0,021,650,029,9
    Фабрика им. Фрунзе (Москве)0,210,60,371,822,30.57Тоже0,021,580,016,7
    То же0,1950.460,460,371,242,30,590,021,580,0510,7
    Комбинат “Красная Роза” (Москва)0,230,480,391,232,10.8Песок сред-незе-рни-стый, мало-влажный0,021,580,057,9
    Комбинат “Красный Октябрь” (Горький)0,620,331,88Песок мелкий мало-влажный0,051,70,0172,7
    Ореховский комбинат (Орехово-Зуево)0,190,50,341,472,60,56Тоже влажный0,141,720,0169,7

    Приведенная методика представляет значительный интерес и позволяет решать последовательно следующие реконструкционные задачи:

    • устанавливать значения расчетного сопротивления с учетом опрессовки грунтов во времени;

    • решать вопрос о необходимости усиления оснований и фундаментов для
    целей реконструкции с учетом прочностных характеристик грунта.

    Однако и этот подход представляется несколько общим и формализованным, так как фактические прочностные характеристики грунтов непосредственно под фундаментом могут сильно отличаться от рассчитанных поданной методике. В процессе длительной эксплуатации здания может действовать целый ряд неблагоприятных факторов, приводящих не к уплотнению грунтов во времени, а к нарушению их структуры.

    Рис. 2.8. Графики зависимости угла внутреннего трения (а)

    и удельного сцепления (б) от длительности загружения песков в интервале давлений

    1 – пески средней крупности (φ=0,0614t+32,33, с=0,000372t+0,0226);

    2 – пески мелкие (φ=0,0369t+31,13; с=0,000490t+0,0203);

    3- пески пылеватые (φ=0,0662/+30,39; с=0,0011t+0,0305

    Представляется обоснованным подход, связанный с фиксацией состояния грунта на момент реконструкции непосредственно под подошвой фундамента. В процессе длительного уплотнения меняются также деформационные характеристики грунтов; соответственно уменьшается сжимаемость и увеличивается значение модуля общей деформации. Это следует из анализа результатов многих исследований.

    Е. А. Сорочан и Ю. И. Дворкин приводят сопоставительные данные испытаний штампами грунтов природного сложения и уплотненных различным давлением (табл.2.10).

    Соотношение осадок штампов

    Место проведения испытанийЗначение n* при давлении, МПа
    0,10,20,30,40,50,6
    Комбинат “Красный Октябрь” Комбинат “Красная Роза”0,19 0,280,21 0,270,15 0,260,13 0,570,16 0,610,15 0,6

    * п – отношение осадок штампов на грунте, уплотненном длительной нагрузкой, к осадкам на грунте природного сложения.

    Авторы делают вывод о том, что осадки штампа на уплотненном грунте зависят от зернового состава, начальной плотности и других факторов. Так, для мелких песков осадки уплотненного грунта составляют 0,16 от осадок грунтов природного сложения, а для песков средней крупности эта величина достигает 0,57.

    В табл.2.11 приведены соотношения модулей деформации уплотненного и неуплотненного грунтов при различном давлении по подошве фундамента.

    Сопоставление модулей деформаций при разных давлениях

    Вид грунтаЗначение Еуплпр при давлении, МПа
    0,10,20,30.40,50,6
    Песок мелкий Песок средней крупности– –2,7 2,23,8 2,13,9 1,93,9 1,74,2 1,6

    Анализ проведенных исследований показал, что уменьшение деформативности не пропорционально изменению коэффициента пористости и происходит тем интенсивнее, чем дисперснее грунт. Можно объяснить это явление сложными физико-химическими процессами на контактах твердых частиц грунта, требующими специальных исследований.

    П. А. Коновалов приводит данные испытаний грунтов с примесью растительных остатков до 10% от общей массы или слабо заторфованных грунтов с0,11

    Дата добавления: 2013-12-12 ; Просмотров: 667 ; Нарушение авторских прав?

    Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

    Сведения об особых природно-климатических условиях земельного участка и сведения о прочностных и деформационных характеристиках грунта в основании линейного объекта

    Специфические грунты на участке проектирования отсутствуют.

    Интенсивность сейсмических воздействий определена на основании карт общего сейсмического районирования территории Российской Федерации — ОСР-97 — и не превышает 5 баллов (СП 14.13330.2014).

    Категория опасности землетрясений в районе производства работ согласно СНиП 22-01-95 (приложение Б) – умеренно опасная (интенсивность менее 6 баллов).

    Согласно СП 22.13330.2011 (п. 6.12.1) в районах с сейсмичностью менее 7 баллов основания следует проектировать без учета сейсмических воздействий.

    Сведения о прочностных и деформационных характеристиках грунта в основании линейного объекта

    Разделение грунтов выполнено с учетом их возраста, происхождения и номенклатурного вида. На основании лабораторных данных, статического зондирования, и в соответствии с ГОСТ 25100-2011 с учетом классификационных признаков номенклатурных видов грунтов, на участке прохождения трассы автомобильной дороги выделены инженерно-геологические элементы. Инженерно-геологические элементы (ИГЭ) и их описание приведены в таблице 6.

    Таблица 6 – Инженерно-геологические элементы (ИГЭ)

    ИГСПочвенно-растительный слой
    ИГЭ-3аПесок пылеватый средней плотности водонасыщенный
    ИГЭ-3бПесок мелкий средней плотности водонасыщенный
    ИГЭ-3иПесок пылеватый твердомерзлый слабольдистый массивной криотекстуры
    ИГЭ-4вСуглинок мягкопластичный
    ИГЭ-4иСуглинок пластичномерзлый слабольдистый слоисто-сетчатой криотекстуры
    ИГЭ-4дСуглинок полутвердый
    ИГЭ-5бСупесь пластичная

    Частные значения выделенных инженерно-геологических элементов (ИГЭ) приведены в таблице 7.

    Таблица 7 – Значения инженерно-геологических элементов.

    ПоказательЗначение
    ИГЭ-3а. Песок пылеватый средней плотности водонасыщенный
    Влажность природная, W, %21,58
    Плотность частиц грунта, рs, г/см32,66
    Плотность грунта, р, г/см31,97
    Плотность сухого грунта, рd, г/см31,62
    Удельный вес грунта при α=0.85, кН/м 319,28
    Удельный вес грунта при α=0.95, кН/м 319,24
    Коэффициент пористости, е, д.ед.0,64
    Коэффициент водонасыщения, Sr, д.ед0,90
    Угол откоса (сухого/под водой), град33/31
    Модуль деформации грунта Е МПа25,84*
    Угол внутреннего трения, град32,35*
    Угол внутреннего трения при α=0.85, град32,13*
    Угол внутреннего трения при α=0.95, град32,21*
    Коэффициент фильтрации, м/сут0,35
    Расчетное сопротивление, R, кПа100
    ИГЭ-3б. Песок мелкий средней плотности водонасыщенный
    Влажность природная, W, %23,25
    Плотность частиц грунта, рs, г/см32,65
    Плотность грунта, р, г/см31,96
    Плотность сухого грунта, рd, г/см31,59
    Удельный вес грунта при α=0.85, кН/м 319,06
    Удельный вес грунта при α=0.95, кН/м 318,99
    Коэффициент пористости, е, д.ед.0,67
    Коэффициент водонасыщения, Sr, д.ед0,92
    Угол откоса (сухого/под водой), град34/29
    Модуль деформации грунта Е МПа26,66*
    Угол внутреннего трения, град33,08*
    Угол внутреннего трения при α=0.85, град32,02*
    Угол внутреннего трения при α=0.95, град32,42*
    Коэффициент фильтрации, м/сут1,52
    Расчетное сопротивление, R, кПа200
    ИГЭ- 4в. Суглинок мягкопластичный
    Влажность природная, W, %20,77
    Влажность на границе текучести, %23,92
    Влажность на границе раскатывания, %15,46
    Число пластичности, Ip, %8,46
    Показатель текучести, Il, д.ед.0,63
    Плотность частиц грунта, рs, г/см32,67
    Плотность грунта, р, г/см31,94
    Плотность сухого грунта, рd, г/см31,61
    Коэффициент пористости, е, д.ед.0,66
    Коэффициент водонасыщения, д.ед0,84
    Удельный вес грунта при α=0.85, кН/м 319,00
    Удельный вес грунта при α=0.95, кН/м 318,96
    Модуль деформации грунта Е МПа5,22*
    Угол внутреннего трения, град17,48*
    Угол внутреннего трения, град при α=0.8516,53*
    Угол внутреннего трения, град при α=0.9516,78*
    Сцепление, кПа15,48*
    Сцепление, кПа при α=0.8514,62*
    Сцепление, кПа при α=0.9514,83*
    Расчетное сопротивление, R, кПа250
    ИГЭ-5б. Супесь пластичная
    Влажность природная, W, %17,29
    Влажность на границе текучести, %20,67
    Влажность на границе раскатывания, %14,93
    Число пластичности, Ip, %5,77
    Показатель текучести, Il, д.ед.0,41
    Плотность частиц грунта, рs, г/см32,67
    Плотность грунта, р, г/см32,05
    Плотность сухого грунта, рd, г/см31,75
    Коэффициент пористости, е, д.ед.0,53
    Коэффициент водонасыщения, д.ед0,88
    Удельный вес грунта при α=0.85, кН/м 319,83
    Удельный вес грунта при α=0.95, кН/м 319,63
    Модуль деформации грунта Е МПа4,79/18,66*
    Угол внутреннего трения, град22,11/22,33*
    Угол внутреннего трения, град при α=0.8521,99/21,86*
    Угол внутреннего трения, град при α=0.9521,90/22,04*
    Сцепление, кПа26,36/27,00*
    Сцепление, кПа при α=0.8526,12/26,43*
    Сцепление, кПа при α=0.9525,94/26,64*
    Расчетное сопротивление, R, кПа300

    *данные приведены в соответствии с показания статического зондирования.

    Степень агрессивного воздействия грунта на бетонные конструкции (портландцемент), согласно СП 28.13330.2012 — неагрессивная.

    Прочностные и деформационные характеристики грунтов

    Прочность грунта определяет его способность удерживать строение в вертикальном положении. От прочностных характеристик зависит, насколько глубоким должен быть фундамент, насколько высоким может быть строение. Прочность грунтового основания обеспечивает вертикальное положение стен, отсутствие наклонов, трещин, просаживаний и других капитальных разрушений. Как определяются прочностные характеристики для грунтов? Какие приборы и методы используются для исследования качества грунтов перед капитальным строительством?

    Как определяют прочность?

    Для определения прочности любого материала его подвергают воздействию нагрузки и отслеживают наличие и размер деформаций после нагружения. В зависимости от деформационных свойств, материал может выдерживать определённую нагрузку без изменений размеров и формы или деформироваться под воздействием внешних сил.

    Виды грунтов

    Почва или грунт – это материалы, у которых есть определённая прочность и стойкость к деформациям. Плотная почва (глина) хорошо держит нагрузку и не деформируется. Сыпучий грунт (песок) нагрузки не выдерживает, сдвигается и вызывает разрушение стен строения. Кроме того, способность не деформироваться под нагрузкой зависит от состояния грунта (насыщенности водой, промерзания). Какие нагрузки должен выдерживать грунт под фундаментом здания?

    Какие нагрузки выдерживает здание

    Здание испытывают воздействие вертикальных нагрузок (давление атмосферы, снега, дождя) и горизонтальных нагрузок (давление ветра). Поэтому испытание на лабораторных приборах определяет способность образцов грунта выдерживать вертикальные и горизонтальные нагрузки. В ходе испытаний также определяется критическое значение, при котором образец грунта разрушается (сдвигается, получает значительную деформацию или рассыпается).

    Среди прочностных характеристик грунтов наиболее важна стойкость к касательным (сдвигающим) деформациям (горизонтальным нагрузкам).

    Лабораторные испытания прочности грунта

    Для определения прочностных характеристик грунтов проводят лабораторные испытания грунтовых проб на специальных приборах. Способы и методы исследований определяются ГОСТом 12248-96.

    Чаще испытание проводят на приборе, который прилагает усилие сдвига в одной плоскости. Такое исследование называют «методом одноплоскостного среза». Сначала к образцам грунта (не меньше 3-х) прикладывают горизонтальную сдвигающую нагрузку и наращивают её до разрушения образца. После , к трём другим образцам грунта прикладывают вертикальную нагрузку и также наращивают её до разрушения образца.

    Медленное наращивание нагрузки увеличивается с шагом 0,1а (где «а» – атмосферное давление). Нагрузку наращивают до тех пор, пока образец не разрушится или пока его деформация (сдвиг) не превысит 5 мм.

    График лабораторных исследований

    Данные исследований заносят в график, где вдоль осей обозначают размер нагрузки (сдвигающего усилия) и величину сдвига. По данному графику определяют внутреннее трение грунта, удельное сопротивление срезу и его удельное сцепление.

    Полученные показатели сравнивают с обозначенными допустимыми характеристиками грунтов, указанными в ГОСТе. После выносят рекомендации о возможности строительства здания на данном грунте.

    В лаборатории исследования грунтов

    Когда проводят исследование

    Исследование прочностных характеристик грунтов проводится в ходе геолого-разведывательных работ перед строительством здания. Особенно это важно для высотных многоэтажных построек, которые имеют значительный вес и должны выдерживать большие ветровые нагрузки.

    Забор грунта для испытаний на приборах называют монолитом. Его берут из шурфов – скважин, глубина которых равна глубине фундамента будущего дома. Пробу грунтов берут через каждые 1-2 м вдоль всей глубины шурфа. В качестве образцов для исследований берут пробы с неразрушенной внутренней структурой грунта (без перекапывания, рыхления и др.).

    Испытания на приборах проводят на образцах в сухом и водонасыщенном (намокшем) состоянии, а также на предварительно уплотнённых образцах или без их предварительного уплотнения.

    Геодезическая разведка . Так выглядит проба грунта

    Приборы для определения прочности

    Для лабораторных исследований используются следующие приборы:

    • Устройство компрессионного сжатия ГТ1.1.4 – измеряет деформируемость, просадочность почвы.
    • Установки трёхосного сжатия ГТ0.3.10., ГТ0.3.13., ГТ0.3.14.
    • Установки для одноплоскостного среза ГТ0.2.1., ГТ1.2.9.
    • Установка предварительного уплотнения образцов ГТ1.2.5. и прибор для уплотнения ГТ1.4.1
    • Установки одноосного сжатия ГТ0.5.3., ГТ0.5.4
    • Установки сжатия и растяжения для исследования скальных грунтов ГТ0.6.3., ГТ0.6.4.
    • Установка одноплоскостного среза для мёрзлого грунта ГТ0.2.2.
    • Приспособления для подготовки образцов.

    Установка одноплоскостного среза

    С помощью лабораторных исследований определяют прочностные характеристики грунта.

    Прочность грунтов: характеристики

    Деформационные свойства почвы измеряются следующими показателями:

    • Прочность грунта – способность сопротивляться внешнему воздействию – оценивается пределом прочности на одноосное сжатие (максимальной нагрузкой, которую грунт выдерживает без разрушения). Измеряется в МПа.
    • Угол трения – зависит от вида грунта, для песчаников равен 25-45 единиц, для пылеватых глин – от 7 до 30 единиц. Также показателем прочностных характеристик грунта является коэффициент внутреннего трения.
    • Удельное сцепление – сопротивление удельных связей внутри грунта перемещению его частиц. Измеряется в кПа или кгс/см 2 .
    • Модуль деформации Е (характеристика жёсткости грунта) – коэффициент зависимости деформации от напряжения.

    Характеристики прочности грунта могут изменяться в зависимости от времени года, водонасыщения, температуры.

    Что влияет на прочность грунта?

    Что влияет на деформационные характеристики грунтов:

    • Гранулометрический состав грунта (размер его частиц). Чем мельче частицы, тем выше плотность и ниже деформационные свойства.
    • Пористость почвы (чем плотнее почва, тем выше её прочностные характеристики и ниже способность деформироваться под нагрузкой).
    • Влажность грунта (намокание грунта снижает характеристики прочности).
    • Колебания подземных вод (подъём их уровня снижает прочностные свойства грунта).

    Работа геодезистов – начало строительства

    Определение деформационных свойств грунтов требует профессиональных знаний и геологических расчетов.

    Подготовил
    Самохин Олег Юрьевич

    Добавить комментарий