2. Определение физических характеристик и разновидности грунта в основании
По исходным данным для грунта каждого слоя основания вычисляются:
- удельный вес грунта, кН/м3,
,
(1)
где g – ускорение свободного падения (g=9,81 м/с2);
- удельный вес частиц грунта, кН/м3,
,
(2)
- коэффициент пористости
(3)
- удельный вес грунта во взвешенном состоянии, кН/м3,
,
(4)
где
– плотность воды (
=1,0
т/м3).
Для глинистого грунта (супеси, суглинка и глины) каждого слоя определяют:
- число пластичности
(5)
- показатель текучести
(6)
На
основании ГОСТ 25100 [2] по значениям
и
уточняют разновидность глинистого
грунта (табл. П.2.1, П.2.2). Для глин и
суглинков в твердом и полутвердом
состоянии удельный вес грунта во
взвешенном состоянии в
не определяют, т.к. эти грунты считаются
водонепроницаемыми.
Таблица 5
Физические характеристики грунтов основания
Скважина №1 |
|||||||
№ ИГЭ |
Удельный вес грунта , кН/м3 |
Удельный вес частиц грунта s, кН/м3 |
Коэффициент пористости е |
Удельный вес грунта во взвешенном состоянии в, кН/м3 |
Число пластичности Jp |
Показатель текучести JL |
Разновидность грунта |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
Скважина №2 |
|||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
Разновидность песков по степени плотности устанавливается в зависимости от его коэффициента пористости е по ГОСТ 25100 [2] (табл. П.2.3).
Результаты расчётов необходимо свести в табл. 5.
3. Определение несущей способности основания
По мере загружения фундамента наблюдаются две критические нагрузки: нагрузка соответствующая началу возникновения в грунте зон сдвига и окончания фазы уплотнения, и нагрузка, при которой под нагруженным фундаментом сформировываются сплошные области предельного равновесия, происходит потеря устойчивости грунтов основания и исчерпывается его несущая способность.
Начальная критическая нагрузка ркр соответствует случаю, когда в основании под подошвой фундамента возникает предельное состояние. Эта нагрузка ещё безопасна в основаниях сооружений, так как до её достижения грунт всегда находится в фазе уплотнения.
При нагрузках, меньших начальной критической, во всех точках основания напряжённые состояния допредельные и деформируемость грунта подчиняется закону упругости (Гука). Следовательно, для определения начальной критической нагрузки могут быть использованы решения теории упругости.
Определение ркр дано в решении В.В. Пузыревского. Грунт рассматривается как однородное, изотропное тело.
,
(7)
где
- удельный вес грунта под подошвой
фундамента;
- глубина заложения фундамента;
- угол внутреннего трения грунта под
подошвой фундамента;
- удельное сцепление грунта под подошвой
фундамента.
Давление, равное ркр или меньше его, рассматривается как абсолютно безопасное давление на основание.
Строительные
нормы СП 22.133300 [3] допускают развитие
пластических деформаций в краевых
участках фундаментов на глубину 0,25
ширины фундамента
.
Такая нагрузка соответствует расчётному
сопротивлению грунта, которое определяется
по формуле
(8)
Численные
значения коэффициентов
,
и
приведены в прил. 3.
При увеличении нагрузки на основание сверх ркр в грунтах основания формируются области предельного состояния, грунты теряют свою несущую способность и развивается незатухающая провальная осадка, сопровождаемая выпором грунта в стороны и на поверхность в случае неглубокого заложения фундамента. Такое состояние не допустимо для любого сооружения. Предельную нагрузку рассчитывают по формуле
,
(9)
где
,
и
- коэффициенты несущей способности
грунта основания, зависящие от угла
внутреннего трения, приведены в прил.
3;
,
,
и
- параметры те же, что и в формуле (7).