8.2. Осадки линейно-деформируемого полупространства

В природных условиях встречаются разнообразные формы залегания мерзлых грунтов, но с точки зрения выбора схемы расчета осадок их можно разделить на две группы.

К первой группе относятся основания, вмещающие небольшой слой мерзлых грунтов, нижняя граница которого находится выше предполагаемой границы сжимаемой зоны, например, перелеток. Ко второй группе относятся случаи, когда мерзлые грунты распространены на большую глубину, превышающую ожидаемую глубину оттаивания основания в течении расчетного периода существования сооружения. Для этих двух групп оснований применяются различные расчетные схемы распределения напряжений. Для первой группы – линейно-деформируемого полупространства с условным ограничением глубины сжимаемой толщи основания с учетом дополнительного и природного давлений на одной и той же глубине. Для второй группы – линейно-деформируемого слоя конечной величины [72].

Осадки линейно-деформируемого полупространства , по первой схеме рассчитываются способом послойного суммирования, с применением формулы (8.8):

(8.8)

где - составляющая осадки основания, обусловленная действием собственного веса оттаивающего грунта, вычисляемая по формуле (8.9), м; - осадка, за счет дополнительного давления на грунт от действия веса сооружения, вычисляется по формуле (8.10):

(8.9)

где и - коэффициент оттаивания, д. ед. и коэффициент сжимаемости i-го слоя оттаявшего грунта, МПа; - вертикальное напряжение от собственного веса в серединеi-го слоя, вычисляется по формуле (8.11), МПа; n – число слоев, на которое разбита инженерно-геологическая модель основания для расчета осадки; - толщина i-го слоя.

(8.10)

- дополнительное к природному вертикальное давление на основание под подошвой фундамента, МПа, вычисляемое по формуле (8.12) - ширина подошвы фундамента, м; и - безразмерные коэффициенты, устанавливаемые по табл. 8.3 в зависимости от отношения , где для коэффициента является расстоянием от подошвы фундамента до нижней границы зоны оттаивания , а для - расстоянием от подошвы фундамента до середины i-го слоя, м; и - безразмерные коэффициенты, устанавливаемые по табл. 8.4 в зависимости от соотношений , и , здесь - длина фундамента, и - расстояния от подошвы фундамента и кровли i-го слоя грунта, м.

(8.11)

где - ускорение силы тяжести, 9,81 м/c²; - плотность оттаявшего i-го слоя глунта, кг/м³; - глубина заложения фундамента, м.

(8.12)

где - давление под подошвой фундамента с учетом его веса, МПа.

Таблица 8.3

Коэффициент для грунтов различного состава

		Коэффициент для грунтов
		КОГ	ПС и СП	СГ	ГЛ
0,00-0,25	1,35	1,35	1,35	1,36	1,55
0,25-0,50	1,25	1,33	1,35	1,42	1,79
0,50-1,50	1,15	1,31	1,35	1,45	1,96
1,50-3,50	1,10	1,29	1,35	1,52	2,15
3,50-5,00	1,05	1,29	1,35	1,53	2,22
5.00	1,00	1,28	1,35	1,54	2,28

Примечание. КОГ, ПС и СП, СГ, ГЛ – грунты соответственно крупнообломочные, песчаные и супесчаные, суглинистые, глинистые.

Таблица 8.4

Коэффициент при

	Коэффициент при
	1,0	1,4	1,8	2,4	3,2	5,0	10,0
1	2	3	4	5	6	7	8
0	0	0	0	0	0	0	0
0,2	0,100	0,100	0,100	0,100	0,100	0,100	0,104
0,4	0,200	0,200	0,200	0,200	0,200	0,200	0,204
0,6	0,299	0,300	0,300	0,300	0,300	0,300	0,311
0.8	0,380	0,394	0,397	0,397	0,397	0,397	0,412
1,0	0,446	0,472	0482	0,486	0,486	0,486	0,511
1,2	0,499	0,538	0,556	0,565	0,565	0,567	0,605
1,4	0,542	0,591	0,618	0,635	0,640	0,640	0,687
1,6	0,577	0,637	0,671	0,696	0,707	0,709	0,763
1,8	0,606	0,676	0,717	0,750	0,768	0,772	0,831
2,0	0,630	0,708	0,756	0,796	0,820	0,830	0,892
2,5	0,676	0,769	0,832	0,889	0,928	0,952	1,020
3,0	0,708	0,814	0,887	0,958	1,011	1,056	1,138
3,5	0,732	0,846	0,927	1,016	1,123	1,131	1,230
4,0	0,751	0,872	0,960	1,051	1,128	1,205	1,316
6,0	0,794	0,933	1,037	1,151	1,257	1,384	1,550
10,0	0,830	0,983	1,100	1,236	1,365	1,547	1,696
16,0	0,850	1,011	1,137	1,284	1,430	1,645	1,095
20,0	0,857	1,021	1,149	1,300	1,451	1,679	1,236

Таким образом, строительство зданий и сооружений по Принципу I и по Принципу II обеспечивает устойчивость зданий и сооружений в криолитозоне. При этом надежность выбираемого варианта должно быть минимизировано по стоимости строительства и подготовки грунтов основания. При этом, однако, используемые варианты технического решения, характеризуются разной надежностью. В связи с этим сравнение их только по начальной стоимости недостаточно, для обеспечения эффективности инженерного освоения криолитозоны. Поэтому кроме минимизации затрат на проектирование и строительство необходимо учитывать и цену риска в период эксплуатации сооружений.