10. Глубина заложения подошвы фундамента

Глубина заложения подошвы фундамента должна назначаться с учетом следующих факторов:

а) геологические и гидрогеологические условия строительной площадки; подошва фундамента должна быть уложена на слой грунта, способного сопротивляться нагрузке от веса проектируемого сооружения при заданных гидрогеологических условиях;

б) возможность пучения грунтов при их промерзании, так как при промерзании грунта вода, заполняющая поры между частицами, расширяется и деформирует грунт, выпучивая его кверху. Периодическое промерзание и оттаивание грунта в пределах зоны промерзания обычно является причиной образования неравномерной осадки и разрушения фундамента, если подошва фундамента заложена на глубину, меньшую глубины промерзания.

Особенно деформируются (пучат) под влиянием мороза влажные глинистые грунты. Меньше подвергаются пучению мелкие и пылеватые пески. Не пучат (даже при замерзании в насыщенном водой состоянии) крупнозернистые пески и обломочные грунты. Поэтому на основании указаний СНиП подошва фундаментов при глинистых грунтах должна быть заложена на глубину не менее глубины промерзания.

При слабопучинистых грунтах (мелкие и пылеватые пески, а также супеси с природной влажностью, не превышающей влажности на границе раскатывания) глубина заложения подошвы может быть уменьшена, если расстояние от поверхности планировки до уровня грунтовых вод превышает расчетную глубину промерзания на 2,0 м и более; в противном случае глубина заложения подошвы должна быть не менее глубины промерзания.

При непучинистых грунтах (щебенистый и дресвяный грунты, крупный и средней крупности песок) глубина заложения подошвы может быть уменьшена до 50–60 см, если на этой глубине имеются грунты, могущие служить основанием под проектируемым сооружением.

1 Основные физические характеристики грунтов. Методы их определения.

При нарушении структурных связей грунта его свойства изменяются, поэтому необходимо изучать состояние грунта при ненарушенной структуре. Для этого в процессе инж.-геологических изысканий из шурфов и скважин отбирают образцы грунта и экспериментально определяют 3 основные характеристики:- влажность;- плотность; - плотность частиц грунта. Рассмотрим выделенный из грунта образец объемом V=1 см³:

Природная влажность грунта (W) – отношение массы воды, содержащейся в порах грунта, к массе грунтового скелета: , %. Определяется взвешиванием образца грунта естественной влажности до и после высушивания (до постоянной массы) при температуре 105 ⁰С.

Плотность грунта (ρ) – отношение массы образца грунта к его объему: , г/см³. Зависит от минералогического состава, пористости и влажности (ρ=1,4…2,2 т/м³). Методы определения плотности грунта: метод режущего кольца – применяется для связных грунтов, легко поддающихся резке, а т.ж. песчаных грунтов ненарушенного сложения и естественной влажности; метод взвешивания в воде – для связных грунтов, трудно поддающихся резке.

Плотность частиц грунта (ρ_s) – отношение массы частиц грунта к объему, занимаемому этими частицами: , т/м³. (ρ_s=2,4…2,8 т/м³). Определяется с помощью мерных сосудов (пикнометров), емкостью не менее 100 см³ (пикнометрический метод). В расчетах чаще всего используются не значения ρ и ρ_s, а  и _s – соответственно удельный вес грунта и удельный вес частиц грунта. , кН/м³; , кН/м³ (g=9,81 м/с²).

Производные характеристики грунтов.

Зная величины ρ, ρ_s и W можно вычислить ряд производных характеристик грунта:

Плотность сухого грунта ρ_d – отношение массы скелета грунта (исключая воду в порах) m_s к объему этого грунта V_о: , т/м^3; где: ρ – плотность грунта, г/см³; w – влажность грунта, %.

Пористость грунта n – отношение объема пор V_пор к объему всего грунта V₀: ; где: ρ – плотность грунта, г/см³; ρ_d – плотность сухого грунта, г/см³; ρ_s – плотность частиц грунта, г/см³; w – влажность грунта, %.

Коэффициент пористости е – отношение объема пор V_пор к объему частиц грунта V₀:

Песчаные грунты по плотности их сложения разделяют, в зависимости от коэффициента пористости на: Прочные (плотные) Средней прочности (средней плотности); Малопрочные (рыхлые).

Степень влажности S_r – доля заполнения пор грунта водой - отношение влажности W к полной влагоемкости грунтов W_sat:

где: ρ_w – плотность воды, г/см³. По степени влажности грунты бывают: а) маловлажные (0<S_r 0,5); б) влажные (0,5<S_r 0,8); в) насыщенные водой (0,8<S_r 1).