Проектирование фундамента мелкого заложения

1. Обработать данные физико-механических характеристик грунтов и оценить грунтовые условия

В задании на выполнение курсовой работы задаются такие нормативные физико-механические характеристики грунтов площадки строительства: удельный вес грунта γ_n (кН/м³), удельный вес материала частиц грунта γ_s (кН/м³), влажность грунта на границе текучести W_L и на границе раскатывание и W_P, природная влажность W, удельное сцепление C_n (кПа), угол внутреннего трения φ_n (град).

Все расчеты оснований должны выполняться с использованием расчетных значений характеристик грунта x, определенных за формулой

, (1)

где x_n– нормативное значение данной характеристики;

γ_g – коэффициент надежности грунта.

Рекомендуется расчетные характеристики определять только для удельного веса γ грунта, угла внутреннего трения φ и удельного сцепления C.

Поскольку при выполнении курсовой работы не задано количество определений какой-либо характеристики, то принимаем величины доверительных интервалов указанных в [8].

Расчетную характеристику, которую используют в расчетах по первому предельному состоянию, обозначают γ_Ι, в расчетах по второму предельному состоянию - γ_ΙΙ.

Для последующих расчетов следует определить дополнительные характеристики грунта каждого слоя. Для песков нужно определить такие характеристики: коэффициент пористости, степень влажности и удельный вес с учетом увлажняющего действия воды. Для глинистых грунтов (т.е. супесей, суглинков и глины) нужно такие характеристики: коэффициент пористости, числа пластичности, показателя текучести (консистенции).

Нормы [1] рекомендуют учитывать или не учитывать увлажняющего действия воды при определении характеристик суглинков и глин. При выполнении курсовой работы выберем такие решения: удельный вес суглинков и глин с учетом увлажненного действия воды будем определять, если коэффициент консистенции Ι_τ этих грунтов будет равно или больше 0,25 (Ι_τ ≥ 0,25). Для супесей всегда (независимо от величины Ι_τ) нужно определить удельный вес с учетом увлажненного действия воды.

Коэффициент пористости определяют по формуле:

(2)

где γ_s - удельный вес материала частиц грунта, кН/м³;

W - природная влажность грунта в процентах;

γ - удельный вес грунта, кН/м³.

За величиной коэффициента пористости e нужно определить плотность песчаных грунтов [5,7].

Степень влажности S_r определяют по формуле:

(3)

где γ_W - удельный вес воды, равняется 10 кН/м³.

В зависимости от величины S_r для песков нужно определить степень увлажнения [5,7].

Удельный вес грунта с учетом увлажненного действия воды:

(4)

Число пластичности, которое требуется определить для всех глинистых грунтов (супесей, суглинков и глин):

(5)

где W_L – влажность на границе текучести, %;

W_P – влажность на границе раскатывания, %.

Показатель текучести глинистых грунтов:

(6)

В зависимости от величины Ι_τ нужно определить разновидность глинистых грунтов [5,7].

1-й слой грунта – песок мелкой крупности

Удельный вес грунта

1 группа предельных состояний 2 группа предельных состояний

γ_Ι = γ_n(1 ±0,07); γ_ΙΙ = γ_n (1 ± 0,04)

γ_Ι^' =20,4(1+0,07)=21,83 кН/м³; γ_ΙΙ^' =20,4 (1+0,07)=21,22 кН/м³;

γ_Ι^'' =20,4(1-0,07)=18,97 кН/м³; γ_ΙΙ^'' =20,4 (1-0,07)=19,58 кН/м³;

γ_Ι =18,97 – 21,83 кН/м³; γ_ΙΙ =19,58 – 21,22 кН/м³;

Коэффициент пористости

; ;

; ;

; ;

; ;

Взависимости от e ( e_Ι = 0,64; e_ΙΙ = 0,59 ) песок следует отнести к среднеплотным и плотным пескам [5,7].

Степень влажности

; ;

; ;

; ;

; .

Поскольку S_r > 0,8 ( S_rΙ =1,05; S_rΙΙ =0,99 ), давление нужно отнести к насыщенным водой. Окончательный вывод такой: песок мелкой крупности, насыщенный водой, средней плотности и плотный.

Удельный вес грунта, с учетом увлажняющего действия воды

; ;

кН/м³; кН/м³;

кН/м³; кН/м³;

кН/м³; кН/м³.

2-й слой грунта – песок пылеватый

Удельный вес грунта

кН/м³; кН/м³;

кН/м³; кН/м³;

кН/м³; кН/м³.

Коэффициент пористости

; ;

; ;

; .

Взависимости от e ( e_Ι = 0,64; e_ΙΙ = 0,59 ) песок следует отнести к среднеплотным и плотным пескам [5,7].

Степень влажности

; ;

; ;

; .

Поскольку S_r > 0,8 ( S_rΙ =1,10; S_rΙΙ =1,00 ), давление нужно отнести к насыщенным водой. Окончательный вывод такой: песок пылеватый, насыщенный водой, средней плотности и плотный.

Удельный вес грунта, с учетом увлажняющего действия воды

кН/м³; кН/м³;

кН/м³; кН/м³;

кН/м³; кН/м³.

3-й слой грунта - суглинок

Удельный вес грунта

кН/м³; кН/м³;

кН/м³; кН/м³;

кН/м³; кН/м³.

Коэффициент пористости

; ;

; ;

; .

Число пластичности Ι_p = W_L - W_P = 37 - 17 = 20.

Показатель консистенции .

Согласно [5,7] глина относится к полутвердым.

Поскольку Ι_τ = 0,15 < 0,25, тогда удельный вес грунта, с учетом увлажняющего действия воды определять не нужно. Грунт этого слоя является водонепроницаемым грунтом (водоупором).

Определим другие расчетные характеристики грунтов.