6. Какая характеристика грунта является основной при расчете осадки основания? Назовите способы ее определения в лабораторных и полевых условиях и укажите интервалы изменения для различных грунтов.

Сжимаемость грунта под нагрузкой обусловлена изменением объема пор, т.е. переупаковкой частиц. Испытания грунта на сжимаемость проводят, как правило, в компрессионных приборах (одометрах) без возможности бокового расширения.

Схема компрессионной прибора: I-поршень; 2-гильза 3-образец грунта; 4-перфори-рованное днище; 5-камера с водой.

Результаты испытаний представляют графически в виде компрессионной кривой или ε- относительная деформация, ; S – осадка образца; е- коэффициент пористости; р – давление под поршнем; N – усилие, действующее на поршень; А – площадь поршня (образца)

а) б)

коэффициент пористости на каждой ступени нагрузки вычисляют по формуле: , е₀ – начальный коэффициент пористости. Выполнив линейную аппроксимацию кривых в заданном интервале давлений, получают модуль деформации грунта, который используют для расчета осадок оснований сооружений:

или , где - тангенс угла наклона аппроксимационных прямых к оси ординат; β –учитывает отсутствие поперечных деформаций образца при испытаниях ; v - коэффициент поперечной деформации(Пуассона).

Наиболее надежным способом определения модуля деформаций являются штамповые испытания.

Испытание грунта статической нагрузкой:

1-анкер; 2-домкрат 3-упорная балка; 4-штамп.

Расчетная формула имеет вид ,

где - коэффициент, принимаемый для круглых жестких штампов = 0,8; - диаметр штампа;

- тангенс угла наклона аппроксимационной прямой к оси ординат.

Модуль деформации грунта зависит от расчетного интервала давлений. Для песков и крупнообломочных грунтов

Е>20МПа, глины и суглинки 10-25 МПа, для илов и торфов менее 5МПа. Грунты с Е<5 МПа считаются слабыми.

Способы определения: штамповые испытания, стабилометр, прессиометр, статическое зондирование.

7. Назовите известные Вам методы расчета осадки основания фундамента. Поясните основные положения расчета по этим методам.

1) Метод послойного суммирования

2) Метод линейно-деформируемого слоя (обычно используют при ширине подошвы фундамента b >10м

3) Метод эквивалентного слоя грунта

4) Метод ограниченной сжимаемой толщи.

При расчете осадки методом послойного суммирования сначала находят:

Ро= Р_II – σzg = Р_II – γ^/_IId;

где Р_II – среднее давление по по подошве фундамента;

σzg – природное напряжение на уровне подошвы фундамента;

γ^/_II – средний удельный вес грунта выше подошвы фундамента;

d – глубина заложения подошвы фундамента;

γ^/_II = ∑γh/∑γ (учитываются слои грунта выше подошвы фундамента);

σzg = ∑γh (учитываются слои грунта ниже подошвы фундамента).

Затем следует последовательность в определении дополнительного вертикального напряжение от внешней нагрузки по глубине основания и расчета осадки фундамента:

1) Соотношение размеров подошвы фун-та η = l/b;

2) Разделяем основание на элем-ые слои bi = (0,2…0,4)b;

3) Мощность основания под подошвой: hос = h1+ h2…;

4) Количество эл-ых слоев в пределах грунтов основания n = hос/ bi;

5) Коэффициент α = ƒ(l/b; 2z/b), для ленточных фунд-в α = ƒ(l/b = 10; 2z/b);

6) Дополнительное вертикальное напряжение от внешней нагрузки на границах элементарных слоев σzр = α Ро;

7) Природное вертикальное напряжение в основании фундамента на границах элементарных слоев σzg = ∑γihi;

8) Устанавливаем нижнюю границу сжимаемой толщи, где выполняется условие: σzр ≤ 0,2 σzg при залегании грунтов с модулем деформации Е ≥ 5МПа, σzр ≤ 0,1 σzg при Е ≤ 5МПа;

9) Среднее значение дополнительного вертикального напряжения в i-ом слое грунта: σzрi = (σzрi-1 + σzрi)/2 ;

10) Осадка I-ого слоя грунта основания: Si = 0,8bi σzрi/Ei;

11) Осадка фундамента: S = ∑ Si. Сравнивается S ≤ Sдоп

β — коэффициент, зависящий от коэффициента бокового расширения грунта v.

В основу метода послойного суммирования положены допущения: грунт в основании представляют собой сплошное, изотропное, линейно-деформированное тело; осадка обусловлена действием только напряжения σzр; боковое расширение грунта в основании невозможно; напряжение σzр определяется под центром подошвы фундамента; при определении σzр различием в сжимаемости грунтов отдельных слоев пренебрегают; фундаменты не обладают жесткостью; деформации рассматриваются только в пределах сжимаемой толщи мощностью Нс; значение β принимается 0,8 независимо от характера грунта.