А

Активное и пассивное давление грунтов на подпорные стены.

Активное давление грунта–это давление грунта, вызывающее перемещение подпорной стенки от засыпки с образованием призмы обрушения и понижением уровня засыпки.

Пассивное давление грунта на подпорную стенку—это давление в грунте, вызванное движением подпорной стенки к грунту засыпки, приводящее к призме выпора и повышению уровня засыпки.

Давление грунта на стену:

а - активное; б - пассивное:1 - положение до начала перемещения стены; 2 - положение после перемещения стены; 3 - напрваление перемещения стены;

Если откос массива грунта имеет крутизну больше предельной, то произойдет обрушение грунта. Удержать массив в равновесии можно при помощи подпорной стенки. Подпорные стенки широко применяются в различных областях строительства.

Давление грунта, передаваемое призмой обрушения на грань стенки, носит название активного давления Е_а. При этом подпорная стенка смещается в сторону от засыпки. Если же подпорная стенка смещается в сторону грунта, то грунт засыпки будет выпирать вверх. Стенка будет преодолевать вес грунта призмы выпирания, что потребует значительно большего усилия. Это соответствует пассивному давлению (отпору) грунта Е_р.

Поскольку в пределах призмы обрушения возникает предельное равновесие, задача по определению давления грунта на подпорную стенку решается методами теории предельного равновесия со следующими допущениями: поверхность скольжения плоская, а призма обрушения соответствует максимальному давлению грунта на подпорную стенку. Эти допущения адекватны только для определения активного давления.

Определение величин активного давления грунта и пассивного отпора является одной из важнейших задач механики грунтов при решении ряда инженерных задач, и, прежде всего, устойчивости подпорных стен.

Аналитический метод расчета давления грунта на жесткую подпорную стену (грунт связанный, стена вертикальная, на поверхность засыпки пригрузка).

В данном разделе рассмотрим аналитический метод определения давления грунтов на подпорные стенки при допущении плоских поверхностей скольжения. Этот метод в настоящее время наиболее широко применяется в практике проектирования.

Рассмотрим вначале давление на подпорные стенки сыпучих масс. Как было показано ранее, массив сыпучего грунта, ограниченный откосом, будет находиться в равновесии, если угол откоса равен углу внутреннего трения грунта. При вертикальном же откосе для удержания массива в равновесии требуется устройство подпорной стенки.

Если одна часть массива сыпучего грунта перемешается относительно другой по некоторой поверхности скольжения, то реакция неподвижной части массива будет направлена навстречу движению под углом трения, отложенным от нормали к поверхности скольжения. Рассмотрим наиболее характерные случаи давления грунтов на подпорные стенки.

Основной случай — вертикальная гладкая стенка с горизонтальной поверхностью засыпки (рис. 162). Будем считать, что стенка жесткая и неподвижная; трением грунта о стенку пренебрегаем. При сделанных ограничениях напряженное состояние грунта за подпорной стенкой будет совершенно одинаково с напряженным состоянием бесконечно распространенного слоя грунта. Для решения вопроса о давлении грунта на стенку можно применить следующий метод. Так как поверхность грунта горизонтальна, то горизонтальная площадка, выделенная на некоторой глубине от незагруженной поверхности грунта, будет испытывать только сжимаюшее давление (нормальное главное напряжение!), которое в рассматриваемом случае разно произведению объемного веса грунта на высоту столба грунта от поверхности до рассматриваемой площадки, т. е. Gi=yz

где у— объемный вес грунта; z — глубина рассматриваемой точки от горизонтальной поверхности засыпки.

Боковое дазление грунта при гладкой вертикальной стенке будет разно наименьшему главному напряжению сь при действии собственного веса грунта как сплошной нагрузки. Обозначим боковое давление через и для определения его воспользуемся соотношением между главными напряжениями соответствующим состоянию предельного равновесия грунта за подпорной стенкой, соответствующего возникновению поверхностей скольжения.

Действительно будет уравнение (44й )*. т. е.

И з уравнения (б)

°2 = °1 tg²(⁴¹°- "7")

а₀ = о

или. подставляя значение а: из выражения (а), получим

3 случае же пассивного давления грунта, т. е. когда верх стенки будет перемешаться по направлению к грунту, аналогично предыдущему получим

Рис. 4. Зависимость пассивного давления от перемещения стены

О пределение предельных значений давления грунта на вертикальные стены.

Предельные значения давления грунта на вертикальные стены, вызванные удельным весом, равномерной вертикальной поверхностной нагрузкой q и сцеплением с могут быть определены по формулам:

активное предельное состояние

s_a(z) = K_a;h × [gz + q] – 2c√K_ah  ;

gt_a(z) = s_a × tgd + a (положительно для движения грунта вниз); 

пассивное предельное состояние

s_p(z) = K_p;h × [gz + q] + 2c√K_ph   ;

t_p(z) = s_p × tgd + a (положительно для движения грунта вверх),

где K_a;h и K_p;h – соответственно, коэффициенты горизонтального активного и пассивного давления;

s(z) и t(z) – нормальные и касательные напряжения на глубине z;

d –   угол сопротивления сдвигу грунта по стене.

Приводятся графики для определения коэффициентов K_a;h и K_p;h. На рис. 2 и 3 приведены графики для совершенно гладкой стены (d = 0).

Б

Буронабивные сваи, технология производства работы, применяемое оборудование.

Буроинъекционные сваи (англ. micropile) относятся к классу набивных свай и изготавливаются путем пробуривания скважины и заполнения ее цементно-песчаной или водо-цементной смесью при помощи инъекционной спецтехники. Для усиления несущей способности буроинъекционные сваи могут укрепляться железными трубами, арматурными стержнями или армокаркасом – вводимой в скважину объемной металлической конструкцией в форме призмы или цилиндра. Характерными особенностями свай буроинъекционного типа являются:

Повышенная гибкость;

Диаметр до 400 мм.;

Специфическая инъекционная технология изготовления.

Классификация

Сваи буроинъекционного типа разделяются на две категории в зависимости от того, какая часть сваи передает основную нагрузку на грунт:

Сваи-стойки – упираются в глубоко залегающие слои твердых пород, передают нагрузку через пяту;

Висячие сваи – устанавливаются на участке без прочного несущего слоя, передают нагрузку на грунт через боковую поверхность.

В связи с преобладанием слабых и сжимаемых грунтов большинство свай буроинъекционного типа являются висячими. При установке висячих свай особое внимание уделяется качественному сцеплению между поверхностью сваи и стенками скважины.

Буроинъекционные сваи рекомендованы к применению в случае повышения требований к несущей способности объекта (увеличение количества этажей, расширение мостов и эстакад, установка более тяжелой промышленной техники), а также при аварийной осадке зданий и сооружений из-за изменения геологических условий, износа или перегруженности несущих конструкций. Благодаря современной технологии установки, буроинъекционные сваи могут применяться для укрепления фундаментов уже существующих построек даже в условиях плотной городской застройки, а также на площадках с проблемными геологическими условиями.

Усиление несущих конструкций сооружений при недопустимых горизонтальных перемещениях

Усиление несущих конструкций сооружений при аварийной осадке

1 - существующий фундамент; 2 - буроинъекционные сваи; 3 - слабый грунт; 4 - плотный грунт

В

Виды воды в грунтах. Свойства различных видов воды.

Вода в грунтах играет огромную роль при формировании их физико-механических свойств. Это влияние особенно сильно проявляется в глинистых грунтах, т.к. глинистые минералы гидрофильны и притягивают на свою поверхность диполиводы. Чем больше глинистых минералов, тем больше связанной воды в глинистых грунтах. Состояние воды в грунтах может быть твердым (лед), жидким (вода) и газообразным (пар). Классификация видов воды в грунтах была предложена А.Ф. Лебедевым в 1918 г.

При температуре выше 0 ºС в грунтах выделяются различные виды воды.

Кристаллизационная, или химически связанная, вода входит в строение кристаллических решеток минералов. Ее можно удалить только путем длительного прокаливания, что приводит к разложению самих минералов и к изменению свойств грунта.

Вода в виде пара заполняет поры грунта, свободные от воды. Водяной пар легко перемещается из областей высокого давления в области с низким давлением, конденсируясь, способствует пополнению грунтовых вод.

Гигроскопическая вода притягивается частицами грунта из воздуха и конденсируется на их поверхности. Количество гигроскопической воды зависит от влажности воздуха и свойств частиц грунта. Гигроскопическая вода может перемещаться в грунте, переходя в парообразное состояние, и может быть удалена только высушиванием.

Связанная вода. Молекулы воды у поверхности глинистых частиц испытывают огромное молекулярное притяжение и образуют слой прочносвязанной воды, свойства которой существенно отличаются от свойств свободной воды (например, плотность 1,2 до 2,4 г/см³, температура замерзания до – 10 ºС и пр.). Последующие слои молекул воды менее связаны и образуют рыхлосвязанную воду. С удалением от поверхности частиц силы притяжения ослабевают. Там, где силы притяжения частицы перестают действовать, вода находится в свободном состоянии (рис. 1.2).

Свободная вода подразделяется на капиллярную и гравитационную.

Капиллярная вода находится выше уровня грунтовых вод и содержится в мелкозернистых песчаных и глинистых грунтах. Высота столба капиллярной воды зависит от гранулометрического состава грунта, размеров пор и свойств воды (ее температуры, степени минерализации). Капиллярная вода в грунте может находиться в углах пор, в подвешенном состоянии (не связанном с уровнем грунтовых вод, удерживаемая натяжением менисков) и в подпертом состоянии (непосредственно над уровнем грунтовых вод).

Гравитационная вода свободно движется в грунте от большего напора к меньшему и пополняет грунтовые воды.

Виды фундаментов глубокого заложения. Область применения опускных колодцев. Определение размеров опускного колодца в плане. Расчёты на всплытие, затирание, прогиб, перегиб. Кессоны. Область применения.

Фундаментом глубокого заложения называют конструкцию, служащую опорой для дома, который оказывает чрезмерное давление на грунт. Основное отличие такого фундамента заключается в его закладке на глубину, гораздо большую, чем у обычных или мелкозаглубленных. На такой глубине фундамент не промерзает, не подвергается силам пучения и может сохранять свою устойчивость на протяжение десятилетий. Суть такой глубокой закладки в том, что нижние слои грунта обладают более высокой плотностью, нежели верхние. По этой причине за счет увеличенной плотности грунта фундамент может выдерживать экстремально тяжелые конструкции.

Фундаменты глубокого заложения используют для строительства многоэтажных зданий, торговых центров, промышленных объектов и других сооружений из кирпичных и железобетонных элементов. Применение такой конструкции целесообразно только на участках с глубоким уровнем пролегания грунтовых вод. Если воды находятся близко к поверхности земли, закладка основания не будет иметь смысла, так как вы не сможете получить опоры на плотный твердый грунт.

Классификация фундаментов глубокого заложения:

опускные колодцы;

кессоны;

тонкостенные оболочки;

буровые опоры;

стены в грунте.

Опускные колодцы

Опускной колодец представляет собой замкнутую и, как правило, симметричную конструкцию сквозного типа. Ее помещают в грунт целиком или собирают из нескольких секций, после чего тщательно бетонируют.

Обычно монтаж опускных колодцев осуществляется за счет силы их собственного веса, но в некоторых случаях для прочной фиксации их подвергают вибрации. Главное правило – соблюдение строжайшей вертикальности при погружении. По мере опускания колодца в землю грунт из-под него постепенно вынимают, используя для этой цели гидроразмывную установку или грейферный экскаватор.

Опускные колодцы изготавливают из различных материалов, в том числе железобетон, каменная или кирпичная кладка, иногда могут использовать металл и древесину. Нижняя часть конструкции оснащена режущей частью с уголками или швеллерами. Она армирована больше, чем все тело колодца. Внешние стенки могут быть ступенчатыми или вертикальными с уменьшающимся диаметром к верхней части.

Наиболее типичными представителями фундаментов глубокого заложения являются опускные колодцы и кессоны.

Опускной колодец представляет собой сборную или монолитную железобетонную конструкцию, которая может иметь прямоугольное или кольцевое очертание в плане. Тяжелые массивные опускные колодцы выполняют, как правило, в монолитном варианте, а облегченные — в виде сборных свай-оболочек

Массивный опускной колодец погружается в грунт следующим образом. На поверхности основания возводят пустотелую нижнюю часть фундамента . Затем, используя землеройные механизмы, через вертикальную полость извлекают грунт. Под действием собственного веса колодец погружается По мере опускания колодец можно наращивать, получая фундамент требуемой глубины. По достижении проектной отметки нижнюю часть колодца заполняют бетонной смесью, увеличивая площадь подошвы фундамента. При возведении канализационных насосных станций известны случаи погружения опускных колодцев диаметром до 70 м на глубину более 70 м.

Рис. 11.1. Опускные колодцы: а – массивный опускной колодец, разделенный на ячейке; б — легкий опускной колодец из

Цилиндрической сваи-оболочки; в — установка колодца на поверхности грунта; г — разработка грунта грейфером и заполнение нижней части бетонной смесью.

Кессон представляет собой жесткую коробчатую конструкцию (рис. 11.3, д), имеющую потолок и боковые стенки консоли, располагаемые в нижней части фундамента. В рабочую камеру 5 подается сжатый воздух по трубам, давление которого назначается таким, чтобы уравновесить давление столба воды высотой Н и обеспечить ее отсутствие в рабочей камере. Для сообщения с рабочей камерой, которое необходимо в основном для прохода людей, подачи материалов и оборудования, на шахтной трубе устанавливают шлюзовой аппарат. Разработку грунта часто осуществляют гидромонитором, а его удаление — с помощью эрлифта.

Кессоны выполняют из монолитного или сборного железобетона и рассчитывают на нагрузки, действующие на опускные колодцы совместно с дополнительными: от веса кладки и избыточного давления на стенки рабочей камеры.

Влияние динамических воздействий на механические свойства грунтов. Тиксотропия и разжижение грунтов.

Механические свойства грунтов (деформируемость и прочность) при динамических воздействиях существенно отличаются от механических свойств при статическом воздействии. Это обусловлено динамической составляющей напряжений, которая вызывает ускорение частиц и поровой воды, которые по-иному взаимодействуют между собой, чем при статическом напряжении. В песках вибрационное воздействие снижает сопротивление сдвигу грунта, и они по своим свойствам приближаются к тяжелой воде с незначительным внутренним трением. Мелкозернистые водонасыщенные пески при ударе разжижают и дают значительные просадки, выделяя поровую воду. При динамическом кратковременном ударе или подземном взрыве на фронте ударной волны грунт испытывает огромные остаточные деформации. Такое же явление наблюдается при уплотнении грунтов тяжелыми трамбовками, когда осадка поверхности грунта от одного удара достигает до метра и более.

Тиксотропия (тиксотропность) — способность субстанции уменьшать вязкость (разжижаться) от механического воздействия и увеличивать вязкость (сгущаться) в состоянии покоя.

иксотропию не следует путать с псевдопластичностью. У псевдопластичных жидкостей вязкость уменьшается при увеличении напряжения сдвига, в то время как у тиксотропных жидкостей вязкость уменьшается с течением времени при постоянном напряжении сдвига.

Тиксотропные жидкости — это жидкости, в которых при постоянной скорости деформации напряжение сдвига уменьшается во времени.

Разжижение грунтов — процесс, вследствие которого грунт ведёт себя не как твёрдое тело, а как плотная жидкость (флюид). Разжижение^[1] более характерно для насыщенных влагой сыпучих грунтов, таких как илистые пески или пески, содержащие прослойки непроницаемых для воды отложений^[2].

Породы, наиболее подверженные разжижению, относительно молоды (голоцен), это пески и илы с частицами одинакового размера, слоем не менее метра и насыщенные водой. Такие породы часто находятся вдоль русел рек, у берегов, там, где накопился лёсс и песок. Некоторые примеры разжижения: плывун, плывунная глина, мутьевой поток и сейсмическое разжижение.

Влияние связаной воды на свойства грунта.

Влияние связанной воды на состояние пород наиболее сильно проявляется у дисперсных, состоящих из отдельных частиц, горных пород, особенно таких, как глинистые и лёссовые. Это объясняется тем, что дисперсные горные породы обладают большой величиной удельной поверхности, достигающей в некоторых глинах 600 - 800 м²/г. А поскольку количество связанной воды в породе в первом приближении пропорционально ее удельной поверхности, то становится понятным, почему именно в глинах содержится больше всего связанной воды. Глинистые породы предрасположены к воде и всегда содержат связанную воду. Если в них присутствует только адсорбционная вода, то они представляют собой довольно прочные породы твердой консистенции. При наличии в них осмотической и капиллярной воды они приобретают свойство пластичности, податливости, липкости, капиллярной связности, легко деформируются и резко теряют за счет увлажнения свою прочность. Большое влияние связанная вода оказывает на процессы тепломассопереноса в породах. Поскольку она прочно удерживается в тонких порах и микротрещинах и к тому же обладает повышенной вязкостью, "сдвинуть" эту воду чрезвычайно трудно, она не подчиняется обычным законам фильтрации, осуществляемой под действием гидродинамического напора. Поэтому глины и являются обычно водоупором, не пропускающим грунтовые воды или фильтрующим сквозь себя воду очень медленно.  Очень сильно связанная вода влияет на прочность и деформируемость практически любых горных пород. Она оказывает "расслабляющее и размягчающее" действие на многие горные породы, приводит к понижению их прочности и увеличению деформируемости. Характерным примером ее влияния в этом отношении являются лёссовые породы. Эти породы, в отличие от глинистых, не предрасположены к воде. В них содержится главным образом только адсорбционная связанная вода и частично капиллярная, заполняющая лишь самые тонкие микропоры и микрокапилляры в породе. При этом лёссы обладают достаточной прочностью, так что способны "держать" крутые, почти вертикальные стенки естественных обнажений высотой в десятки метров. Не в меньшей мере влияние связанной воды сказывается на деформировании и прочности магматических, метаморфических и сцементированных осадочных горных пород. Наличие связанной воды в кристаллической решетке минерала снижает его упругость. Но в еще большей степени на деформируемость и прочность таких пород влияет наличие в микротрещинах, на контактах зерен или кристаллов адсорбционных пленок связанной воды. Они понижают поверхностную энергию минералов горной породы и тем самым облегчают развитие в породе различных механических микронарушений, дислокаций, микротрещин и т.д., особенно в том случае, если порода находится под напряжением. Вследствие этого порода начинает "ползти", она деформируется с той или иной скоростью при том же самом постоянном напряжении. Практически все горные породы можно рассматривать как дисперсные системы, то есть имеющие большую удельную поверхность, образованную внутренними границами раздела между минеральными фазами одинакового или разного состава. 

Структура – особенности строения грунтов, обуславливаемые размерами и формой частиц а также характером их взаимодействия друг с другом

Силы взаимодействия частиц друг с другом называются структурными связями

1. Кристаллизационные - образуются в результате отложения поликристаллических соединений в точках контакта между частицами. Обладают высокой прочностью, но хрупкие, размягчаются водой и не восстанавливаются при их разрушении.

2. Водно-коллоидные –обуславливаются электромолекулярными силами взаимодействия частиц грунта, покрытых плёнкой связанной воды.

Свойства кристаллизационных связей:

§ Обладают высокой прочностью;

§ Зачастую размягчаются водой;

§ Практически не восстанавливаются после разрушения (необратимые).

Грунт всегда содержит в себе воду, находящуюся в твердом, жидком и газообразном состоянии.  Вода в состоянии пара входит в состав воздуха, занимающего часть объема пор грунта, свободную от воды в жидком состоянии. Воздух в порах грунта, как правило, полностью насыщен водяными парами и имеет Относительную влажность, равную 100%.  Водяные пары в грунте передвигаются из мест с более высокой температурой в места с более низкой температурой, так как упругость паров воды в грунтах зависит в основном от температуры. Водяной пар в порах грунта находится в постоянном подвижном равновесии с жидкой водой в порах грунта и с нарами воды в атмосфере.  При изменении температуры парообразная вода переходит в жидкое состояние (конденсируется) или жидкая вода переходит в пар.

Возведение фундаментов вблизи существующих зданий. Определение предельно допустимых дополнительных деформаций. Деформации зданий при проведении рядом с ними строительных работ. Конструктивные решения при возведении фундаментов в близи существующих зданий.

В последние годы особую актуальность приобретает проблема возведения фундаментов новых зданий вблизи существующих объектов, поскольку при этом возникают не только значительные технологические трудности, но и опасность повреждений расположенных в непосредственной близости ранее возведенных строений. Строительство зданий вблизи или вплотную к уже существующим является более сложной задачей, чем возведение отдельно стоящего здания. Опыт свидетельствует, что пренебрежение особыми условиями такого строительства может привести к появлению в стенах ранее построенных зданий трещин, к перекосам проемов и лестничных маршей, к сдвигу плит перекрытий и, в конечном итоге, к нарушению нормальных условий эксплуатации существующих зданий, а иногда даже к аварийным ситуациям.  Причины, обусловливающие проявление дополнительных деформаций существующих зданий при возведении около них фундаментов: -выпор грунта в сторону разрабатываемого котлована; -суффозия грунта из-под подошвы фундамента при открытом водоотливе; -динамическое воздействие на грунт при забивке шпунта свай; -разработка мерзлого грунта и промораживание талого грунта; -отклонение шпунта под воздействием нового фундамента. При разработке котлована для строительства нового здания рядом с существующим необходимо соблюдать следующие правила: -не применять ударные и взрывные способы разработки грунта; -максимально сокращать строительные работы в котловане. Если строительство ведется рядом с существующим зданием вплотную и отметки заложения подошв их фундаментов совпадают, то не рекомендуется разрабатывать весь котлован до стенки существующего фундамента без специальных мероприятий. Строительство в этом случае осуществляют захватками. При этом соседняя захватка делается только после возведения фундамента на предыдущем участке. Если глубина заложения подошвы фундамента нового здания больше, чем глубина существующего, то применяется шпунтовое ограждение, или «стена в грунте». Водопонижение в этих случаях следует проводить с осторожностью, так как оно может вызвать дополнительные осадки. Для рядом строящихся зданий желательно использовать однотипные фундаменты. Основная опасность для существующих зданий связана с развитием дополнительных осадок, вызванных передаваемым давлением на грунт основания новым зданием. При этом наибольшие повреждения возникают в пределах 2...7 м от границы примыкания старых зданий. Следовательно, если между смежными зданиями обеспечен достаточный разрыв, то опасность дополнительной осадки резко снижается.  Устройство буронабивных свай по технологическим особенностям вполне отвечает требованиям к возведению фундаментов вблизи зданий. Известно много типов буронабивных свай, отличающихся, в основном, конструкцией оборудования, применяемого для проходки скважин, изготовления ствола и уширения сваи. Опыт строительства зданий на таких сваях свидетельствует о снижении в несколько раз осадок домов по отношению к фундаментам на естественном основании. Это позволяет использовать буронабивные сваи на участках примыкания к существующим зданиям, обеспечивая тем самым уменьшение влияния загружения соседних площадей до безопасных величин. В перспективе при выборе типа фундаментов вблизи существующих зданий преимущество будет отдаваться буронабивным сваям, позволяющим достигать высокого уровня механизации процесса, иметь высокую несущую способность, проходить толщу слабых грунтов, опираться на прочные грунты и создавать необходимые условия для сохранения несущих конструкций зданий, вблизи которых выполняется строительство новых зданий.

Г

Газовая составляющая грунта. Ее влияние на свойства грунта.

Газовая составляющая грунтов активно участвует во взаимодействии компонент грунта (окисление, растворении, некоторые биогенные процессы). Например, растворенные в поровом растворе газы в зависимости от состава формируют ту или иную химическую агрессивность. Известно, что развитие процесса карстообразования в карбонатных породах резко усиливается при увеличении содержания в поровой воде растворенного углекислого газа.  Качественно-количественная характеристика газов, слагающих массивы горных пород, также весьма важна при эколого-геологических исследованиях (см. рисунок), а также при оценке устойчивости различных горных выработок. Именно с повышенным давлением газов в горных породах связаны внезапно и быстро протекающие разрушения газоносных пластов угля, руд и горных пород в призабойных частях подготовительных и очистительных выработок, сопровождающиеся повышенным выделением газа и перемещением или выбросом разрушенных масс горных пород.  Сжимаемость защемленных газов в грунтах может обусловливать как длительную осадку сооружений, так и внезапное разрушение земляных насыпей, дамб, откосов дорог, вызванное резким прорывом газов из пор грунта и сбросом порового давления (при переходе газов из защемленного в свободное состояние

Гидроизоляция, дренаж и защита фундаментов от агрессивных жидкостей и грунтовых вод.

Гидроизоляция защита строительных конструкций, зданий и сооружений от проникновения воды (антифильтрационная гидроизоляция) или материала сооружений от вредного воздействия омывающей или фильтрующей воды или другой агрессивной жидкости (антикоррозийная гидроизоляция). Работы по устройству гидроизоляции называются гидроизоляционными работами.

Дренаж - естественное либо искусственное удаление воды с поверхности земли либо подземных вод. Земля часто нуждается в отводе грунтовых либо ливневых вод для улучшения агротехники, строительства зданий и сооружений.

Дренаж (в строительстве) — метод сбора и отвода грунтовых вод от участка и сооружений с помощью системы дренажных труб, скважин, каналов, подземных галерей и других устройств.

Защита фундамента от грунтовых вод.

Для сохранения стен дома от грунтовых вод устраивают дренаж (гидроизоляцию) фундамента. Вот несколько способов изоляции фундаментов:

Слой цементно-песчаного раствора, около 25 мм, состава 1:2 выравнивают, цементируют, сушат. Поверх стелют один слой толя или рубероида.

Готовят мастику из одной части разогретого битума на 1/2 части извести-пушонки, просеянной на частом сите. Известь можно заменить сухим просеянным мелом, смешивая его со смолой в пропорции 1:1. Горячую мастику наносят в 2 слоя. Слоев можно нанести больше, меньше нельзя. Общая толщина должна быть не менее чем 8 мм.

Настилают насухо два слоя толя или два слоя рубероида, но так, чтобы на концах швы перекрывались не менее чем на 15 см.

Наиболее надежная изоляция — на мастиках (толь — на дегтевой, рубероид — на битумной). Верх фундамента покрывают мастикой и наклеивают на нее первый слой рулонного материала, который вновь покрывают мастикой, и наклеивают второй слой. Для этих работ применяются толь и рубероид без песчаных и каменных подсыпок.

Цементирование выполняют для надежной защиты конструкции от проникновения сырости. Есть два способа:

Первый способ. На хорошо выровненный свежий цементно-песчаный раствор насыпают 2-3-миллиметровый слой сухого цемента и тут же хорошо заглаживают его лопаткой или кельмой. Цемент впитывает влагу, образует цементное тесто, которое, высыхая, не пропускает воду.

Грунт, его определение и особенности свойств по сравнению с другими материалами.

Грунт — многокомпонентные динамичные системы (горные породы, почвы, осадки и техногенные образования), рассматриваемые как часть геологической среды и изучаемые в связи с инженерно-хозяйственной деятельностью человека^[1]. Грунты используют в качестве оснований зданий и сооружений, материалов для строительства дорог, насыпей и плотин, среды для размещения подземных сооружений (тоннелей, трубопроводов, хранилищ) и др. Грунты изучаются в инженерной геологии и её разделе грунтоведении.

Сцементированные или скальные грунты состоят из каменных горных пород, с трудом поддающихся разработке взрыванием или дроблением клиньями, отбойными молотками и т. п.

Несцементированные грунты обычно состоит из песчаных, пылеватых и глинистых частиц, в зависимости от содержания которых, делятся на: песок, супесь (супесок), суглинок, глина.

Глина бывает тощей или жирной, в зависимости от трудоемкости разработки - легкой или тяжелой. Особо тяжелая для разработки глина называется ломовой.

Свойства грунтов

Грунты имеют собственные показатели физических и водных свойств, такие как:

влажность

объемный вес

удельный вес

cцепление

пористость и коэффициент пористости

степень влажности

объемный вес песков в максимально рыхлом и максимально плотном сложениях

пластичность

консистенция

структурная прочность и чувствительность

зерновой (гранулометрический) состав

размокание

водоудерживающая способность

коэффициент фильтрации

1.ПЕСЧАНЫЕ ГРУНТЫ  В состав песчаных грунтов входят частицы размерами от 0,1 до 2 мм. В зависимости от размера частиц песчаные грунты делятся на гравелистые, крупные, средние, мелкие и пылеватые.

2. СКАЛЬНЫЕ ГРУНТЫ  Такие грунты залегают в виде сплошного массива. К этой категории относятся песчаники, кварциты, граниты. Такой материал вполне водоустойчив, несжимаем. Если в таком грунте нет ни пустот, ни трещин, он наиболее подходит для строительства.

3. СУГЛИНКИ и СУПЕСИ  Эти грунты представляют собой смесь глины, песка и пылеватых частиц. В их состав входят 30 % глинистых частиц и от 3 до 10 % супеси. По своим техническим параметрам и пригодности для строительства эти грунты занимают промежуточное место между песчаными и глинистыми грунтами.

4. ГЛИНИСТЫЕ ГРУНТЫ  В состав этих грунтов входят мелкие частицы величиной не более 0,005 мм. Эти частицы в основном имеют форму чешуек. Глина имеет достаточное количество капиллярных каналов и обладает большой удельной поверхностью касания между частицами.

Группы предельных состояний при расчете оснований и фундаментов.

Основания рассчитываются по двум группам предельных состояний: первая - по несущей способности, вторая - по деформациям. К первой группе предельных состояний оснований относятся деформации неустановившейся ползучести, чрезмерные пластические деформации, резонансные колебания, потеря устойчивости формы и положения, вязкое или хрупкое разрушение. Ко второй группе предельных состояний относятся такие состояния оснований, при которых затрудняется нормальная эксплуатация здания или сооружения или снижается его долговечность в результате недопустимых осадок, прогибов углов поворота, а также колебаний, трещин и т. д. Расчет основания по деформациям производится с соблюдением следующих условий (исходя из совместной работы основания и сооружения): S≤Su; Ṡ≤Ṡu, (1.1) где S - абсолютные значения осадки отдельных фундаментов, определяемые расчетом, исходя из наиболее неблагоприятных грунтовых условий; Ṡ - средняя осадка фундаментов, рассчитываемая как среднее значение абсолютных осадок отдельных фундаментов: Ṡ=(s1A1+s2A2+…+snAn)/(A1+A2+…+An), (1.2) где s1, s2, ... , sn - абсолютные осадки отдельных фундаментов или лент; A1, A2 ..., An - суммарные площади подошвы фундаментов с одинаковыми размерами, аналогичными грунтовыми условиями оснований и близкими по влиянию загружения соседними фундаментами; По второй группе предельных состояний (по деформациям) основания рассчитываются во всех случаях, по первой группе - в следующих случаях: основание подвержено действию значительных горизонтальных нагрузок (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и т. д.) с учетом сейсмических; здание или сооружение расположено на откосе или в непосредственной близости от него; основание сложено скальными грунтами.

З

Закон ламинарной фильтрации (закон Дарси).

Второй особенностью грунтов как дисперсных (мелкораздробленных) пористых тел является их водопроницаемость, т. е. способность фильтровать воду. Фильтрация в грунтах зависит от степени уплотнения грунтов, а для туго-пластичных, полутвердых глин—и наличия началь­ного градиента напора, преодолев который, лишь начинается движение воды.

Движение разных видов воды в грунтах происходит под влиянием различных (в зависимости от связанности частиц воды с минеральным скелетом) факторов: парообразной - под действием разности упругости водяного пара различных точек грунта (зависящей от их температуры); пленочной - под действием разности осмотических давлений, капиллярной - под действием разности сил всасывания (адсорбционных) и, наконец, гравитационной - под действием разности напоров воды.

Закон Дарси (Анри Дарси, 1856) — закон фильтрациижидкостей и газов в пористой среде. Исторически закон был получен А.Дарси 

Выражает зависимость скорости фильтрации флюида от градиента напора:

По Дарси, расход воды в единицу времени через единицу площади поперечного сечения грунта, или так называемая скорость фильтрации υ_ф, прямо пропорционален гидравлическому градиенту i, т. е.

 υ_ф = k_ф i (49)

где k_ф - коэффициент фильтрации, равный скорости фильтрации при градиенте, равном единице (имеет размерность см/с, см/год и т. п.).

Экспериментальная зависимость (49) скорости фильтрации от гидравлического градиента носит название закона ламинарной фильтрации (Дарси, 1885).

В механике грунтов движение воды изучается, главным образом, при действии напоров, вызываемых в поровой воде внешней нагрузкой, которая также выражается высотой столба воды, пользуясь зависимостью

{\displaystyle {\vec {u}}=-k{\vec {I}},}Закон трения. Прочность и характеристики прочности грунта. Их определение.

Прочность грунтов В настоящее время наиболее оправданной для грунтовых материалов является концепция, по которой разрушение грунта происходит по определенным площадкам скольжения. Эта концепция в развернутом виде состоит из 3-х положений: Разрушение происходит по площадкам скольжения, определяемым в пространстве главных напряжений  с направляющими косинусами {l,m,n};

Сила трения всегда направлена в сторону, противоположную направлению движения, а сила реакции опоры – перпендикулярно поверхности, в сторону, противоположную силе тяжести.   зависит от взаимодействующих материалов и гладкости трущихся поверхностей, но не зависит от площади соприкосновения трущихся тел. Это безразмерная величина.

Для определения прочности любого материала его подвергают воздействию нагрузки и отслеживают наличие и размер деформаций после нагружения. В зависимости от деформационных свойств, материал может выдерживать определённую нагрузку без изменений размеров и  формы или деформироваться под воздействием внешних сил.

Почва или грунт — это материалы, у которых есть определённая прочность и стойкость к деформациям. Плотная почва (глина) хорошо держит нагрузку и не деформируется. Сыпучий грунт (песок) нагрузки не выдерживает, сдвигается и вызывает разрушение стен строения. Кроме того, способность не деформироваться под нагрузкой зависит от состояния грунта (насыщенности водой, промерзания). 

Закон уплотнения. Компрессионная зависимость, Определение модуля деформации грунта в одометре.

Закон уплотнения является одним из основных законов механики грунтов, основанным на допущении о том, что деформации грунта происходят, в основном, за счет изменения его пористости. В качестве предварительных замечаний отметим следующее. Грунт существенно отличается от таких строительных материалов как сталь, бетон и т.п. Крупнообломочные и песчаные грунты не обладают связностью. Связные пылевато-глинистые грунты имеют очень низкую прочность при одноосном сжатии. Все это создает большие проблемы при экспериментальном определении прочностных и деформационных характеристик грунтов. 

Компрессионная зависимость

Функциональная зависимость между уплотняющим давлением (Р, кгс/см^2) и коэффициентом пористости или влажности горной породы (%) в условиях, исключающих ее боковое перемещение. Многообразию эмпирических формул способствует недостаточная определенность самой величины модуля деформации, которая при различных испытаниях получается различной. Например, модули деформации, получаемые при испытании в одометре (компрессионном приборе), оказываются, как правило, в несколько раз меньше получаемых при полевых испытаниях штампом. При этом параметры используемого испытательного оборудования тоже могут влиять на получаемые результаты (например, размеры штампа). В отечественной практике определения модуля деформации грунта в качестве эталона принимаются результаты, получаемые штампом площадью 5000 см2. По ним корректируются результаты других испытаний, в первую очередь лабораторных испытаний в одометре. Для объектов пониженного уровня ответственности (третий уровень ответственности) российские нормы допускают корректировку компрессионных модулей табличными коэффициентами без проведения штамповых испытаний. Естественно, что эмпирические формулы, основанные на сопоставлении сопротивлений зондированию с модулями деформации, получаемыми разными методами, могут существенно различаться.

Закрепление грунтов инъекциями цементных, силикатных, силикатно–глинистых растворов, синтетических смол и других веществ. Основные свойства закрепленных грунтов.

Искусственное закрепление грунтов — это такое воздействие на грунт, в результате которого повышается его прочность: он становится неразмываемым, а в некоторых случаях и водонепроницаемым, и применяется с целью создания водонепроницаемых ограждений при отрывке котлованов и траншей, борьбы с оплыванием откосов, а также укрепления оснований фундаментов. В строительстве применяется поверхностное — на глубине менее 1 м, и глубинное — на глубине в несколько метров, закрепление грунта. .

Цементация применяется для закрепления крупно-, среднезернистых песков и трещиноватых скальных пород путем нагнетания в грунт цементного раствора через инъектор  Силикатизация применяется для повышения прочности, устойчивости и водонепроницаемости песчаных и водонасыщенных грунтов с коэффициентом фильтрации от 2 до 80 м/сут. Способ силикатизации успешно применяется для закрепления грунтов в основаниях существующих зданий в целях ликвидации их просадок.  Замораживание применяют в водонасыщенных грунтах (плывунах) при возведении фундаментов, сооружении шахт и др. Для замораживания грунта по периметру котлована погружают замораживающие колонки из труб, соединенные между собой трубопроводом, по которому нагнетают охлаждающую жидкость- рассол с температурой -20...-25 °С. Существенными недостатками метода являются временный эффект замораживания, длительный процесс оттаивания, необходимость разрабатывать весьма прочный мерзлый грунт. Однако технология замораживания хорошо отработана и способ широко применяется.  Струйная цементация (джет-гроутинг, jet-grouting) применяется для закрепления любых типов грунтов, кроме скальных. Устройство струйной цементации выполняется в два этапа – бурение лидерной скважины диаметром 112 мм и нагнетание цементного раствора под высоким давлением через сопла монитора, расположенного на конце буровой колонны, с одновременным ее вращением и подъемом. Диаметр грунтобетонных свай в зависимости от геологических условий составляет от 600 мм до 1200 мм  Закрепле́ние грунто́в (Стабилизация грунта) (англ. soil stabilization) — группа методов технической мелиорации грунтов, направленных на обеспечение фиксированного положения объёма грунта в условиях его естественного залегания путём искусственного преобразования физико-химическими методами. Закрепление грунтов широко применяется при строительстве промышленных и гражданских зданий, в гидротехническом, подземном и дорожном строительстве, горном деле. Оно используется для: усиления грунтовых оснований зданий и сооружений; укрепления откосов выемок дорог и стенок котлованов; предупреждения деформаций склонов; предупреждения деформаций горных выработок и тоннелей и борьбы с водопритоками в них; создания противофильтрационных завес в основании гидротехнических сооружений; защиты бетонных и каменных сооружений (фундаментов) от агрессивного воздействия; увеличения несущей способности свай, анкерных устройств, опор большого диаметра; удаления связанной воды из грунта; увеличения коэффициента уплотнения грунта; снижения пучинистости грунтов. 

Защита помещений от грунтовой сырости. Гидроизоляция подвалов при малом и большом напорах грунтовых вод

При наличии подвала защита стен последнего от капиллярной грунтовой влаги, безусловно, необходима даже при отсутствии грунтовых вод, в зоне расположения подвального помещения.

Для изоляции подвалов от грунтовой влаги применяют горизонтальную и вертикальную гидроизоляцию.

При расположении уровня грунтовых вод на 1 м ниже пола подвала, бетонная подготовка этого пола служит вполне достаточной гидроизоляцией. Кроме того, под наружными и внутренними стенами и под столбами на уровне подготовки пола подвала располагается изоляционный слой. Поверхность стен, соприкасающаяся с грунтом, покрывается в два слоя горячим битумом с доведением этого покрытия вверху до отмостки .

Гидроизоляция стен подвала

При более высоком стоянии грунтовых вод под полом подвала в конструкцию пола следует ввести изолирующий слой или делать сплошной чистый пол из водонепроницаемых материалов - асфальта или цементного раствора с уплотняющими добавками.

При расположении пола подвала ниже наивысшего уровня грунтовых вод под напором последних может произойти затопление подвального помещения. Необходимая в таких случаях защита от проникания в подвал напорных грунтовых вод может быть осуществлена либо устройством дренажа, либо замкнутой с боков и снизу непрерывной гидроизоляцией. Гидроизоляционная оболочка должна располагаться на наружных поверхностях. Применение внутренней гидроизоляции в данных условиях не может быть эффективным, поскольку напорная вода, проникающая через толщу стен и пола, стремится отделить (оторвать) изоляционный слой.

Подвальное помещение, пол которого расположен ниже уровня грунтовых вод, уподобляется ванне, опущенной в воду. На днище и стенки такой ванны действует гидростатическое давление. Величина этого давления в любой точке стенки или днища пропорциональна вертикальному расстоянию этой точки до поверхности воды (т.е. глубине погружения). Благодаря напору, создаваемому гидростатическим давлением, вода стремится проникнуть внутрь ванны через самые незначительные отверстия в стенках и днище. Поэтому гидроизоляция стен и пола подвала должна быть сплошной и непрерывной, способной не пропускать через себя воду.

Наибольшие технические трудности при гидроизоляции стен и пола подвала возникают в зоне сопряжений вертикальной изоляции стен с горизонтальной изоляцией пола. В этих местах наиболее вероятно проникание грунтовых вод в подвальное помещение.

Для обеспечения непрерывности вертикального и горизонтального гидроизоляционного слоя целесообразно применять оклеечную гидроизоляцию только из гнилостойких рулонных материалов: дегтебитумных (ДБ), гудрокамовых (РГМ), гидроизола (ГИ), изола и др., располагая гидроизоляционный ковер со стороны гидростатического напора и обеспечивая его зажим между изолируемой поверхностью и защитной кирпичной стенкой. Если такой зажим по каким-либо условиям невозможно осуществить, оклеечную гидроизоляцию применять не следует.

И

Испытания грунта в приборе трехосного сжатия (стабилометре).

Напряжения от собственного веса грунта. Вертикальные напряжения от собственного веса грунта называют бытовыми давлениями, а график их изменения по глубине – эпюрой бытовых давлений. Напряжения от собственного веса грунта определяются на основании следующих упрощающих гипотез: 1) напряженным состоянием грунта при действии его собственного веса является осесимметричное компрессионное сжатие; 2) вертикальные напряжения в грунте определяются суммированием напряжений от веса элементарных слоев грунта; 3) грунт, находящийся ниже уровня грунтовых вод, испытывает взвешивающее действие воды; 4) слой грунта, находящийся ниже водоносного слоя, называется водоупором и испытывает на своей поверхности гидростатическое давление водяного столба.

Испытания цилиндрических образцов грунта проводятся в условиях осесимметричной деформации, в рабочей камере, схема которой показана на рис. 1 а. Образец грунта имеет отношение высоты к диаметру, как правило, не менее 2. Обычно диаметр образцов принимается равным 38 или 50 мм, значительно реже, диаметром 100 мм. При испытании крупнообломочных грунтов используются образцы с диаметром 200 мм и более.

Трёхосному (объёмному) напряжённому состоянию грунт подвергается в стабилометре.

Основные положения методики заключаются в следующем. В начале опыта создается гидростатическое равновесие главных напряжений. Затем ступенями образец грунта загружается вертикальной нагрузкой, при которой боковое давление сохраняется постоянным. Испытание проводится до разрушения образца. В результате каждого опыта определяются основные характеристики сжимаемости: модуль общей деформации и коэффициент поперечного расширения (коэффициент Пуассона).

Таким образом, образец грунта в стабилометре будет находиться в объемно-напряжённом состоянии.

Если вырезать из образца грунта элементарный параллелепипед с гранями перпендикулярно главным нормальным напряжениям Р1 и Р2, то такой образец будет испытывать лишь сжатие со всех сторон без возможности разрушения. Однако параллелепипед грунта ориентированный под углом ? по своим граням будет испытывать кроме сжимающих усилий Р? еще касательные усилия ?? (касательные напряжения).

Именно касательные напряжения ?? вызывают смещение отдельных частиц грунта относительно друг друга и приводят к разрушению образца грунта в целом. В момент такого разрушения или предельного состояния грунта определяются его прочностные и деформационные свойства.

Проведение испытаний или доведение образца грунта до разрушения (предельного состояния) зависит от соотношения значений главных нормальных напряжений и условий испытаний.

В практике исследований используется большое число стабилометров различной модификации и размеров в зависимости от решения поставленной задачи. Так на левой фотографии представлен прибор стабилометр, предназначенный для исследования мелкодисперсных грунтов. На правой фотографии также представлен стабилометр, но уже для исследования крупнодисперсных грунтов.

История формирования и развития фундаментостроения как науки. Пути дальнейшего развития теории и практики фундаментостроения

В начале XIX в. в стр-ной практике были заложены основы инженерно-геологического исследования грунтов. В изучении прочности основания, т. е. предельной нагрузки, которая может быть передана от сооружения через фундамент основанию, ведущая роль принадлежит русским инженерам и ученым. В конце 40-х годов XIX в. в Кронштадте впервые в России были проведены испытания грунтов пробной нагрузкой. Такие же испытания вскоре были повторены при строительстве крупнейших инженерных сооружений: моста через Неву в Петербурге (1857) и Цепного моста через Днепр в Киеве (1853) с опорами, заложенными на большой глубине. В 1869 г. был опубликован труд В. М. Карловича "Основания и фундаменты", который положил начало самостоятельному развитию науки о грунтах и фундаментах сооружений в России. Автор показал, что прочность грунта зависит от его состава и свойств. Он рассмотрел изменение прочности грунта в зависимости от изменения природных процессов, воздействующих на грунт.

На научное творчество В. М. Карловича большое влияние оказали работы профессора М. Н. Герсеванова, который исследовал глинистые породы, изучал способность глин уплотняться при высыхании. В конце XIX в. был разработан и применен Н. Лебединским метод погружения свай с помощью подмыва струей воды. Затем начали применять способ подмыва с дополнительными ударами бабой или молотом. В 1916 г. инженер 3. А. Якоби предложил метод расчета свайных оснований для системы наклонных и вертикальных свай. Для системы вертикальных свай этот метод дает результаты, не отличающиеся от результатов расчета по другим уточненным методам. В 1899 г. на строительстве Китайско-Восточной железной дороги инженер А. Н. Лентовский впервые в мире предложил и осуществил конструкцию железобетонных кессонов. 1914 г. - началу первой мировой войны - развитие строительной техники и науки достигло весьма высокого уровня. В 1910 г. были опубликованы исследования по устойчивости грунтов проф. С. И. Белзецкого. Большой научный вклад в исследование механики грунтов и фундаментостроения внесли отечественные ученые: Н. М. Герсеванов, Н. А. Цитович, Абелев, М. И. Горбунов-Посадов, Г. К- Клейн, И. П. Прокофьев, К- Е. Егоров и многие другие. В 1942 г. вышел труд члена-корреспондента АН СССР проф. В. В. Соколовского «Статика сыпучей среды», в котором впервые решены многие вопросы устойчивости грунтов методами теории предельного равновесия. За последние годы советскими учеными даны общие решения плоской и пространственной задач механики грунтов. На основе теоретических и экспериментальных исследований в СССР разработаны нормы проектирования естественных оснований и фундаментов промышленных и гражданских зданий и сооружений.

Успехи механики грунтов способствовали разработке методов расчета напряженного состояния и осадок оснований сооружений. Для проектирования рациональной конструкции фундамента надфундаментные конструкции здания, фундаменты и грунтовое основание рассматривают как единую пространственную систему.

К

Категории грунтов по сейсмическим свойствам. Основы сейсмического районирования

Таблица 117

Категория грунта по сейсмическим свойствам	Грунты	Сейсмичность площадки строительства при сейсмичности района, баллы
		7	8	9
I	Скальные грунты всех видов невыветрелые и слабовыветрелые: крупнообломочные грунты плотные маловлажные из магматических пород, содержащие до 30 % песчано-глинистого заполнителя: выветрелые и сильновыветрелые скальные и нескальные	6	7	8
II	Скальные грунты выветрелые и сильновыветрелые, кроме отнесенных к категории I; крупнообломочные грунты, содержащие более 30 % песчано-глинистого заполнителя с преобладанием контактов между обломками; пески гравелистые, крупные и средней крупности плотные и средней плотности маловлажные и влажные; пески мелкие и пылеватые плотные и средней плотности маловлажные; глинистые грунты с показателями консистенции IL ≤ 0,5; при коэффициенте пористости e < 0,9 для глин и суглинков и e < 0,7 – для супесей; вечномерзлые нескальные грунты пластичномерзлые и сыпучемерзлые, а также твердомерзлые при температуре выше минус 2 °С при строительстве и эксплуатации по принципу I	7	8	9
III	Пески рыхлые независимо от влажности и крупности; пески гравелистые, крупные и средней крупности плотные и средней плотности водонасыщенные; пески мелкие и пылеватые плотные и средней плотности влажные и водонасыщенные; глинистые грунты с показателем консистенции IL > 0,5; глинистые грунты с показателем консистенции IL ≤ 0,5 при коэффициенте пористости e ≥ 0,9 для глин и суглинков и e ≥ 0,7 – для супесей	8	9	9

Классификаций свай и свайных фундаментов

По способу передачи нагрузки от здания на грунт:

сваи стойкие — передающие нагрузку от здания на массив плотных грунтов, т.е. своим острием опираются на плотный грунт;

сваи висячие — при забивании сильно уплотняют грунт, полностью находятся в слабом грунте и находятся в нем за счет трения по боковым поверхностям.

По материалу:

железобетонные сваи квадратного сечения (от 250х250 до 400х400 мм), прямоугольного сечения (250х350), трубчатого (диаметром от 400 до 700 мм);

бетонные;

деревянные из бревен хвойных пород. Диаметр верха от 180 мм с покрытием битумом или дегтем. При забивке на верхний конец надевают стальной бугель, на нижний — стальной башмак;

стальные.

По способу погружения в грунт:

забивные — изготавливаются на заводе и погружают в грунт с помощью специальных механизмов;

набивные сваи — выполняют на месте строительства путем бурения скважин и заполнения их бетоном.

По глубине заложения:

короткие сваи (3-6 м);

длинные сваи (более 6 метров).

Забивные сваи

Изготавливают из бетона, железобетона, дерева, металла длиной 3-12 метров. Сваи размещают в один или несколько рядов или «кустами» под колонны. По верху железобетонных или металлических свай устраивается железобетонный ростверк (сборный или монолитный).

При деревянных сваях ростверк выполняют деревянный.

Буронабивные сваи

Изготавливают из монолитного бетона на строительной площадке. Бетон укладывают в предварительно пробуренную скважину, по верху устраивают ростверк.

Имеют длину более 10 метров и диаметр 400-1700 мм.

Нижняя часть может быть уширена для увеличения несущей способности, а головки свай (верхнюю часть) заделывают в ростверк.

Ростверк — монолитная или сборная железобетонная балка, устраивается по верху свай и служит для передачи нагрузки от здания на фундамент.

Безростверковые фундаменты

Применяются только в полносборных зданиях.

Стены опирают на оголовки свай типа «колокол». Сваи заделывают в отверстие оголовка не менее 100 мм.

Безростверковые свайные фундаменты по сравнению с ростверковыми экономичны по стоимости, затратам труда и расходу материалов.

Классификация по ГОСТ 25100-95 (Грунты. Классификация).

В соответствии с ГОСТ 25100-95 все грунты классифицируют в зависимости от происхождения и условий образования, характера структурных связей между частицами, состава и строительных свойств грунтов. Грунты подразделяют на два основных класса: скальные и нескальные. Скальные грунты — это грунты с жесткими структурными связями, к которым относятся магматические, метаморфические, осадочные сцементированные и искусственные. Скальные грунты подразделяются на разновидности в зависимости от предела прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии, по степени размягчения в воде, растворимости и др. Нескальные грунты — это грунты без жестких структурных связей. К нескальным грунтам относят рыхлые горные породы, включающие несвязные (сыпучие) и связные породы, прочность которых во много раз меньше прочности связей минералов, слагающих эти породы. Характерной особенностью этих грунтов является их раздробленность, дисперсность, что коренным образом отличает их от скальных весьма прочных пород. В состав грунтов входят твердые минеральные частицы, вода в различных видах и состояниях и газообразные включения. В состав некоторых грунтов входят органические соединения. Твердые минеральные частицы грунта представляют систему разнообразных по форме, составу и размерам зерен. Размеры зерен колеблются от десятков сантиметров для валунов до   мельчайших   коллоидных   частиц. Нескальные грунты по размерам минеральных частиц подразделяют на следующие виды: -крупнообломочные с содержанием частиц крупнее 2 мм более 50% по массе; -песчаные; -пылевато-глинистые. По плотности сложения песчаные грунты подразделяют на виды в зависимости от значения коэффициента пористости. Среди пылевато-глинистых грунтов необходимо выделять грунты, проявляющие специфические неблагоприятные свойства при замачивании,— просадочные и набухающие. К просадочным относятся грунты, которые под действием внешней нагрузки или собственного веса при замачивании водой дают осадку, называемую просадкой. К набухающим относятся грунты, которые при замачивании водой или химическими растворами увеличиваются  в  объеме,  и  при  этом относительное набухание без нагрузки составляет esme0,04. Классификация фундаментов и оснований

Основанием считают слои грунта, залегающие ниже подошвы фундамента и в стороны от него, воспринимающие нагрузку от сооружения и влияющие на устойчивость фундамента и его перемещения. Проектирование оснований зданий и сооружений зависит от большого количества факторов, основными из которых являются: геологическое и гидрогеологическое строение грунта; климатические условия района строительства; конструкция сооружаемого здания и фундамента; характер нагрузок, действующих на грунт основания, и т.д.

Основания под фундаменты зданий и сооружений бывают естественными и искусственными.

Естественными основаниями называют грунты, которые в условиях природного залегания обладают достаточной несущей способностью, чтобы выдержать нагрузку от возводимого здания или сооружения. Естественные основания не требуют дополнительных инженерных мероприятий по упрочнению грунта; их устройство заключается в разработке котлована на расчетную глубину заложения фундамента здания или сооружения. К грунтам, пригодным для устройства естественных оснований, относятся скальные и нескальные.

Скальные грунты представляют собой залежи изверженных, осадочных и метаморфических горных пород (граниты, известняки, кварциты и др.). Встречаются они в виде сплошного массива или отдельных трещиноватых пластов. Они обладают большой плотностью, а следовательно, и водоустойчивостью и являются прочным основанием для любого вида сооружений.

К нескальным грунтам относятся крупнообломочные, песчаные и глинистые грунты. Крупнообломочные грунты (щебень, гравий, галька) представляют собой куски, образовавшиеся в результате разрушения скальных пород, с размерами частиц более 2 мм. Они уступают по прочности скальным грунтам. Если крупнообломочные грунты не подвержены воздействию грунтовых вод, они также являются надежным основанием.

Песчаные грунты представляют собой частицы горных пород крупностью 0,1 ... 2 мм. Пески крупностью 0,25 ... 2 мм обладают значительной водонепроницаемостью и поэтому при замерзании не вспучиваются. Прочность и надежность песчаных оснований зависят от плотности и мощности залегающего слоя песка: чем больше мощность залегания и равномерней плотность слоя песка, тем прочнее основание. При регулярном воздействии воды прочность песчаного основания резко снижается.

Глинистые грунты представляют собой тонкодисперсные частицы чешуйчатой формы размером менее 0,005 мм. Сухое глинистое основание может выдерживать большие нагрузки от массы зданий и сооружений. С увеличением влажности глины резко падает ее несущая способность. Влияние положительных и отрицательных температур вызывает во влажной глине усадку при высыхании и вспучивание при замерзании воды в порах глинистого грунта. Разновидностью глинистых грунтов являются супеси, суглинки и лёссы.

Супесчаные грунты представляют собой смесь песка и глинистых частиц в количестве 3 ... 10 %. Суглинистые грунты состоят из песка и содержат 10 ... 30 % глинистых частиц. Эти виды грунтов могут использоваться в качестве естественных оснований (если они не подвержены увлажнению). По своей прочности и несущей способности они уступают песчаным и сухим глинистым грунтам. Отдельные виды супесей, подверженных регулярному воздействию грунтовых, становятся подвижными. Поэтому они получили название плывунов. Этот вид грунтов непригоден в качестве естественного основания.

Лессовые грунты - то частицы пылеватых суглинков со сравнительно постоянным гранулометрическим составом. Лёссовые грунты в сухом состоянии могут служить надежным основанием. При увлажнении и воздействии нагрузок лёссовые грунты сильно уплотняются, в результате чего образуются значительные просадки. Поэтому они называются просадочными.

Наименование грунтов, а также критерии выделения грунтов со специфическими свойствами и их характеристики приведены в СНиП "Основания зданий и сооружений. Нормы проектирования".

Искусственными основаниями называют грунты, которые по механическим свойствам в своем природном состоянии не могут выдерживать нагрузки от зданий и сооружений. Поэтому для упрочнения слабых грунтов необходимо выполнять различные инженерные мероприятия. К слабым относятся грунты с органическими примесями и насыпные грунты.

Грунты с органическими примесями включают: растительный грунт, ил, торф, болотный грунт. Насыпные грунты образуются искусственно при засыпке оврагов, прудов, мест свалки. Перечисленные грунты неоднородны по своему составу, рыхлые, обладают значительной и неравномерной сжимаемостью. Поэтому в качестве оснований их используют только после укрепления уплотнением, цементацией, силикатизацией, битумизацией или термическим способом.

В зависимости от ФОРМЫ и СПОСОБА ОПИРАНИЯ НА ГРУНТ фундаменты бывают

1. Столбчатыми -Наиболее распространены и дешевые. Особенно эффективны столбчатые фундаменты в пучинистых грунтах при их глубоком промерзании

2. Ленточными- фундаменты, возводимые непосредственно под стены дома или под ряд отдельных опор

3. Плитными- фундаменты, сооружаемые под всей площадью здания. Представляют собой сплошную или решетчатую плиту, выполненную из монолитного железобетона либо из сборных перекрестных железобетонных балок с жесткой заделкой стыковых соединений.

Конструкции фундаментов: монолитные и сборные массивные фундаменты, ленточные, коробчатые и плитные фундаменты

По конструкции различают фундаменты ленточные – монолитные из бутобетона и крупнопористого бетона и сборные из блоков и блоков подушек, столбчатые, сплошные в виде железобетонной плиты и свайные.

По конструкции различают фундаменты ленточные - монолитные из бутобетона и крупнопористого бетона, и сборные из блоков и блоков-подушек, столбчатые, сплошные в виде железобетонной плиты и свайные. Малоэтажные сельские жилые дома в основном строят с ленточными и столбчатыми фунтаментами. Ленточные фундаменты применяются для домов с любыми конструкциями стен, а столбчатые - преимущественно для бревенчатых, щитовых, каркасных. В слабых сжимаемых грунтах, а также в тех случаях, когда достигнуть естественного основания экономически или технически невозможно из-за большой глубины его залегания, применяют свайные фундаменты, используя в основном набивные железобетонные сваи, изготавливаемые непосредственно на площадке строительства.

По верху свай устраивают монолитный железобетонный пояс. Бутобетонные и бутовые фундаменты выполняются в слабых грунтах (песчаных, супесчаных) в опалубке, а в плотных - враспор со стенками траншеи, без опалубки. В качестве материала для опалубки могут применяться доски толщиной не менее 40 мм или обрезки ДСП, отходы плоского шифера и тому подобные материалы. Первый ряд бута кладется непосредственно на предварительно утрамбованный грунт. Пустоты между камнями засыпают мелким камнем, щебенкой или галькой. Слой гальки высотой 15-20 см уплотняют трамбовкой, после чего заливают жидким цементным раствором, заполняющим в ней пустоты. Камни второго и последующих рядов укладывают горизонтальными слоями толщиной 15-20 см с тщательной расщебенкой и заливкой жидким раствором до заполнения всех пустот и снова каждый слой уплотняют. Наиболее прочным фундамент будет, если применяется раствор в соотношении 1:3 (на одну часть цемента - три части песка).

Л

Лабораторные методы определения сжимаемости грунтов в приборах одноосного и трехосного сжатия. Полевые методы определения сжимаемости грунтов.

Сжатие грунтов под нагрузкой называется осадкой, или деформацией, грунтов.

Деформации грунтов имеют упругий и пластический характер. Упругие деформации возникают под действием нагрузок, не превышающих структурной прочности грунта. При снятии таких нагрузок происходит восстановление деформаций.

Если нагрузки превышают структурную прочность грунта, то связи между частицами (скелет грунта) разрушаются. Возникают так называемые пластические деформации, которые вызваны относительным перемещением частиц. Скорость развития пластических деформаций зависит от вида грунта, например, в песках крупных и средней крупности, крупнообломочных и трещиноватых скальных грунтах она на несколько порядков выше, чем в глинистых.

В свою очередь пластические деформации в грунтах можно разделить на объемные и сдвиговые. Объемные деформации приводят к изменению объема пор в грунте, т.е. его уплотнению, а сдвиговые — к изменению его первоначальной формы и могут вызывать разрушение грунта.

Основными характеристиками сжимаемости грунтовявляются модуль общей деформации Е или коэффициент относительной сжимаемости m_v, коэффициент поперечного расширения (коэффициент Пуассона) v и коэффициент бокового давления ξ грунта.

Испытание грунтов на сжатие производится следующими видами:

· одноосное сжатие образцов;

· трехосное (компрессионное);

Коэффициент сжимаемости — расчетная характеристика деформируемости фунтов, которая используется при определении осадок сооружений. С помощью этого коэффициента можно производить качественную оценку грунта как основания зданий и сооружений:

при m₀≤0,1 Мпа^-1 – грунт мало сжимаемый,

0,1≤m₀≤1,0 Мпа^-1 – средней сжимаемости,

m₀>1,0 Мпа^-1 – сильно сжимаемый.

Для установления основных показателей сжимаемости грунтов производятся их испытания на уплотнение под нагрузкой, когда деформации грунта могут развиваться только в одном направлении и никакие другие силы, кроме внешней нагрузки, не действуют.

Испытанияобразцов на одноосное сжатие являются простейшими и применяются для прочных скальных, полускальных, мерзлых и плотных глинистых грунтов, из которых можно вырезать образец цилиндрической и призматической формы с диаметром или стороной поперечного сечения 40-45 мм (рис.). Особенностью такого испытания является отсутствие боковых напряжений (σ_х=σ_у=0), т.е. возможность свободных боковых деформаций грунта (ε_х=ε_у-∞). Согласно рис. относительная деформация образца грунта

Связь между напряжением и деформацией устанавливается согласно известному из сопротивления материалов закону Гука σ=εЕ, где Е – модуль упругости грунта.

Таким образом, испытание грунта на одноосное сжатие в наименьшей степени соответствует действительным условиям деформирования грунта в массиве, так как не учитывает реакции окружающего его грунта, который ограничивает боковые перемещения.

Компрессионные испытания – наиболее распространенный вид лабораторных исследований для определения деформационных характеристик (свойств) грунтов. Компрессия – это процесс сжатия фунта без возможности бокового расширения (εх=εy=0), т.е. уплотнение образца без его разрушения.

Компрессионные испытания грунтов в лабораторных условиях проводятся в компрессионных приборах (одометрах).

Одометр − прибор, служащий для определения сжимаемости грунта. Деформации в одометре возможны только в вертикальном направлении, горизонтальные деформации отсутствуют. Вертикальное напряжение изменяется ступенями и является известным, боковые напряжения реактивные и остаются неизвестными.

Конструкции их бывают различные, в зависимости от способа приложения нагрузки и целей исследования.

На компрессионное сжатие образец грунта испытывается в металлическом кольце, и на него через жесткий штамп передается сила F, вызывающая в образце сжимающее напряжение σ = F/A, где А – площадь поперечного сечения образца. Таким образом, под действием вертикальной нагрузки происходит вертикальное перемещение штампа, вызывающее осадку образца.

Нагрузку на поверхность грунта прикладывают отдельными возрастающими ступенями. Каждому приращению внешнего давления соответствует определенное изменение влажности w. Зависимость между влажностью и давлением можно изобразить в виде графика: график носит название компрессионной кривой (илл.).

Исследования показали, что компрессионные кривые применимы для оценки сжимаемости любых связных материалов, но для материалов водопроницаемых (например, песков) не могут быть построены по изменению влажности, так как при прекращении нагрузки первоначальная влажность восстанавливается почти мгновенно.

М

Место «Геотехники» среди других наук строительного направления и связь ее с другими дисциплинами

Геотехника является общенаучной дисциплиной для студентов строительных специальностей. Объектом изучения геотехники являются грунты естественного, реже искусственного (техногенного) происхождения. Возводимые сооружения передают нагрузки на основания, состоящие из каких-либо грунтов. Состав, строение и свойства грунтов разных строительных площадок могут существенно различаться, требуя специального изучения.

Поведение грунтов под нагрузками сопровождается сложными процессами, т.к. нарушается их начальное состояние, и в грунтах возникают новые процессы, осложняющие эксплуатацию сооружений. Ошибочная оценка грунтов основания часто бывает причиной аварий сооружений, поэтому необходимо не только правильно оценить прочностные и деформационные свойства грунтов, но и в ряде случаев разработать способы улучшения строительных свойств грунтов основания.

В дисциплине «геотехника» рассматриваются вопросы напряженного состояния, деформируемости, прочности и устойчивости грунтов, а также способы их обеспечения. Для успешного освоения курса необходимо знание ряда дисциплин, таких как инженерная геология и гидрогеология, математика, физика, сопротивление материалов, теория упругости, пластичности, строительная механика и др.

Основными задачами дисциплины являются:

- объективная оценка физико-механических свойств грунтов;

- определение напряженно-деформированного состояния грунтового массива от собственного веса, нагрузки от сооружений и природных факторов;

- оценка прочности и устойчивости грунтовых массивов против оползания, разрушения и давления на ограждающие конструкции;

- расчет оснований фундаментов по предельным состояниям.

Методы уплотнения грунтов и области их применения.

В практике дорожного и промышленного строительства уплотняются грунты, которые имеют различные физико-механические свойства. В процессе строительства уплотнение грунтов ведется в самых разнообразных условиях - на больших площадях, в насыпях, на откосах, в траншеях, котлованах и т.п. Насыпные грунты всегда уплотняются послойно, причем толщина слоев зависит не только от типа применяемого средства уплотнения, но и от машин, которыми отсыпают грунт, от организации работ. Все это обусловливает разные требования к машинам для уплотнения грунтов.

В настоящее время парк машин для уплотнения грунтов состоит из разнообразных типов, которые отличаются друг от друга не только конструкцией, но и принципом работы. Вместе с тем, некоторые из этих машин, обладая универсальностью в отношении возможности уплотнения связных и несвязных грунтов, простотой конструкции, позволяют одновременно получить высокую производительность и сравнительно низкую стоимость работ.

Методы механического уплотнения грунтов характеризуются принципом воздействия грунтоуплотняющих машин на уплотняемый грунт. Существует пять основных методов механического уплотнения грунтов: укатка, вибрирование, вибротрамбование, трамбование и комбинированное воздействие.

Уплотнение укаткой происходит в результате давления, создаваемого вальцами или колесами, перекатывающийся по поверхности грунта. Под действием силы тяжести вальца (колеса) слой материала приобретает остаточную деформация. Эта деформация по мере увеличения плотности уменьшается и к концу укатки будет приближаться к нулю. Дальнейшее увеличение плотности материала может быть достигнуто лишь увеличением нагрузки на валец. По этому принципу работают катки различных видов: гладкие, кулачковые, на пневматических шинах. Катки, составляющие эту группу, относятся к машинам статического действия.

Метод укатки не нашел применения для уплотнения грунтов обратных засыпок в стесненных условиях строительства по той причине, что катки, работающие по этому методу, обладают малой маневренностью и большими габаритами.

Метод уплотнения грунта вибрированием основан на передаче механических гармонических колебаний от рабочих органов (вальца, колеса, плиты) на уплотняемый грунт. При этом вибрирующий элемент находится либо на поверхности уплотняемого слоя (поверхностные вибраторы), либо внутри него (глубинные вибраторы). Специальным механизмом он приводится в состояние колебательного движения. Часть кинетической энергии расходуется на колебание грунта, которое вызывает относительное смещение его частиц, чем достигается более плотная их "упаковка". При вибрировании не происходит отрыва рабочего органа от уплотняемой поверхности или он незначителен.

Вибрационный метод применим для уплотнения малосзязных материалов. Он весьма эффективен при уплотнении цементобетонных смесей, в состав которых входят отличающиеся по крупности и массе частицы щебня и песка. Под воздействием высокочастотных колебаний в смеси возникает явление тиксотропии - разжижение смеси. Процесс тиксотропии является обратимым, поэтому после прекращения колебаний разжиженные массы (золи) переходят в более устойчивые образования - гели, свободной воды практически не остается и смесь приобретает свойства монолита.

Заметим, что при вибрировании на частицы уплотняемого материала действуют инерционные силы, пропорциональные их массам. Относительное перемещение частиц наступит тем скорее, чем больше разница в массах и слабее силы связи между ними. Поэтому вибрирование применимо к несвязным и малосвязным грунтам. Связные грунты, между частицами которых имеют место значительные силы связей, могут быть уплотнены вибрированием лишь после разрушения этих связей, что при обычном оборудовании практически невозможно.

Поверхностный вибрационный метод нашел применение при уплотнении несвязных и малосвязных грунтов обратных засыпок. Глубинный вибрационный метод можно эффективно использовать при уплотнении песчаных грунтов, особенно находящихся в водонасыщенном состоянии. Если возмущающая сила вибрирующих элементов превысит определенный предел, то произойдет их отрыв от поверхности грунта, что приведет к ударам рабочего органа о грунт. В этом случае вибрирование перейдет в вибротрамбование. От трамбования этот процесс отличается высокой частотой ударов. Несмотря на малую высоту падения вибрирующей массы, при высоких скоростях движения, энергия удара может быть значительной.

Методы усиления и реконструкции фундаментов Основными методами усиления фундаментов являются:

укрепление кладки фундаментов;

уширение подошвы фундамента;

устройство промежуточных опор;

устройство под зданием фундаментной плиты;

заглубление фундаментов;

применение свай.

Выбор метода зависит от типа существующего фундамента, степени физического износа, особенностей инженерно-геологического напластования, уровня подземных вод, конструктивной схемы здания, величины и характера действующих нагрузок.

Закрепление грунтов основания

Закрепление грунтов основания применяется для увеличения несущей способности оснований реконструируемых зданий. Способы закрепления грунтов основаны на нагнетании раствора, состоящего из одного или нескольких компонентов, способных при смешивании образовать гель в порах грунта, придавая ему прочность и водонепроницаемость.

Физико-механические и технологические особенности этих способов были подробно рассмотрены в разделе 9.2. Однако при их использовании для укрепления оснований существующих зданий имеют место некоторые технологические особенности и возникают дополнительные трудности, связанные с ограничением давления цементации, безопасным для состояния фундаментов и конструкций здания.

Наиболее распространенными способами закрепления грунтов оснований являются инъекционные, не сопровождаемые динамическими воздействиями. Выбор конкретного способа закрепления зависит от конструктивных особенностей реконструируемого здания и предъявляемых к закрепленному грунту требований по прочности, деформируемости и долговечности, а также производится на основе технико-экономического анализа.

При реконструкции зданий цементацию применяют как для закрепления оснований и усиления контакта «подошва фундамента -грунт», так и для усиления частично разрушенной кладки. Кроме того, в крупнообломочных и песчаных грунтах цементацию применяют и для создания противофильтрационных завес, препятствующих выносу мелких частиц из основания фундаментов существующих зданий при откачках воды из котлована, расположенного рядом.

Механические свойства грунтов. Сопротивление нескальных грунтов сдвигу

Для расчетов деформаций, устойчивости грунта и оценки прочности оснований необходимо знать механические характеристики используемых грунтов. Такими свойствами определяется поведение грунтовых массивов под воздействием нагрузок и при изменении их физического состояния. На механические свойства оказывают влияние характер структурных связей частиц, гранулометрический и минеральный состав и влажность грунтов. Основными механическими свойствами грунтов считают: сжимаемость; сопротивление сдвигу; водопроницаемость. Сжимаемость грунтов. Способность грунта уменьшаться в объеме под воздействием уплотняющих нагрузок называют сжимаемостью, осадкой или деформацией. По физическому строению грунт состоит из отдельных частиц различной крупности и минерального состава (скелет грунта) и пор, заполненных жидкостью (вода) и газом (воздух). опротивление сдвигу. Прочность грунта.

Предельным сопротивлением сдвигу (растяжению) называется способность грунта противостоять перемещению частей грунта относительно друг друга под воздействием касательных и прямых напряжений. Этот показатель характеризуется прочностными свойствами грунтов и используется в расчетах оснований зданий и сооружений. Способность грунта воспринимать нагрузки не разрушаясь, называют прочностью. 

Водопроницаемость характеризуется способностью грунта пропускать через себя воду под действием разности напоров и обуславливается физическим строением и составом грунта. При прочих равных условиях при физическом строении с меньшим содержанием пор, и при преобладании в составе частиц глины водопроницаемость будет меньшей, нежели у пористых и песчаных грунтов соответственно. В настоящее время нет единой точки зрения на природу сопротивления глинистых пород сдвигу. Одни исследователи считают, что сопротивление глинистых пород сдвигу обусловлено только сцеплением между частицами, показателем которого является коэффициент сцепления. Другие полагают, что сопротивление глинистых пород сдвигу зависит как от сил трения, так и от сил сцепления. Показателями сил трения, действующих в грунте, считают угол внутреннего трения и коэффициент трения. Вследствие неясности природы сопротивления глинистых пород сдвигу и условности разделения его на внутреннее трение и сцепление, некоторые исследователи предлагают вообще отказаться от такого разделения и характеризовать сопротивление глинистых пород сдвигу так называемым углом сдвига φ соответственно тангенс этого угла называют коэффициентом сдвига tgφ. Сопротивление сдвигу одного и того же грунта непостоянно и зависит от физического состояния грунта - степени нарушенности естественной структуры, плотности, влажности, а также от условий производства испытаний (конструкция прибора, размеры образца, скорость сдвига и т. д.). Для получения наиболее достоверных данных испытания на сдвиг должны всегда проводиться в условиях, максимально приближающихся к условиям работы грунта под сооружением или в самом сооружении. Показатели сопротивления грунта сдвигу определяются различными способами, среди которых можно выделить три группы:

• •  способы определения сопротивления сдвигу по одной или двум заранее фиксированным плоскостям в сдвиговых приборах;

• •  способы определения сопротивления сдвигу путем раздавливания при одноосном и трехосном сжатии;

• •  способ определения сопротивления сдвигу по углу естественного откоса.

Способы первой группы могут быть в свою очередь разделены на две подгруппы:

• а) способы поперечного сдвига с конечной плоскостью сдвига;

• б) способы кольцевого сдвига с бесконечной (замкнутой) плоскостью сдвига.

Лабораторные испытания грунтов для определения показателей трения и сцепления способом поперечного сдвига производят путем среза нескольких образцов исследуемого грунта. При этом в зависимости от характера предварительной подготовки образцов к опыту различают:

• а) сдвиг нормально уплотненных образцов (завершенное уплотнение), когда образцы перед опытом предварительно уплотняются под разными нагрузками до окончания процесса консолидации; срез каждого образца производится при той же вертикальной нагрузке, под которой он предварительно уплотнялся;

• б) сдвиг переуплотненных образцов, когда образцы предварительно уплотняются до окончания процесса консолидации, а сдвигаются без нагрузки или при меньших нагрузках;

• в) сдвиг недоуплотненных образцов (незавершенное уплотнение), когда образцы предварительно не уплотняются или уплотняются в продолжение короткого времени, за которое не наступает полная консолидация; срез производится при различных вертикальных нагрузках.

Н

Нагрузки и воздействия, учитываемые при расчете оснований и фундаментов.

При расчете основания по деформации и устойчивости сбор нагрузок, действующих в плоскости подошвы фундамента, в общем случае должен производиться в соответствии со статической схемой сооружения. Для упрощения расчета в подавляющем большинстве случаев при составлении такой схемы условно принимают защемление несущих конструкций в плоскости обреза или подошвы фундаментов. Кроме того, считают, что фундаменты, на которые опираются неразрезные конструкции (многопролетные рамы, балки и т. п.), имеют одинаковую осадку.

Первое упрощение обычно приводит к некоторому дополнительному запасу устойчивости основания и уменьшению фактического поворота фундамента, поскольку момент при полной заделке конструкции в фундаменте получается больше, чем при учете упругого поворота за счет деформации грунтов основания.

Второе упрощение основано на том, что группу фундаментов, поддерживающих неразрезную конструкцию, стремятся спроектировать так, чтобы осадка отдельных опор была одинаковой и, во всяком случае, неравномерность осадки основания меньше предельно допустимого значения. Неравномерность осадки грунтов основания отдельных фундаментов, поддерживающих неразрезную конструкцию, приведет к перераспределению давления на них: на фундаменты, получающие меньшую осадку, давление увеличится за счет разгрузки фундаментов, имеющих более податливое основание. Это перераспределение давления наиболее значительно при неразрезных конструкциях, обладающих большой жесткостью.

В конечном итоге за счет совместной работы грунтов основания и неразрезной надземной конструкции происходит выравнивание осадок. Следовательно, уменьшается ожидаемая неравномерность осадок, которая при расчете основания без учета его совместной работы с неразрезными несущими конструкциями не должна превышать предельно допустимого значения.

При предварительных расчетах, когда еще не определены усилия, передаваемые неразрезными конструкциями на фундаменты, допускаются существенные упрощения. В этом случае вертикальные усилия от колонн, стоек рам и стен определяют без учета неразрезности опирающихся на них конструкций. Размеры грузовой площади от перекрытий и покрытий со всех сторон вычисляют исходя из того, что с каждой стороны нагрузка передается с половины пролета; такое упрощение иногда принимают и при окончательном расчете центрально нагруженных фундаментов. Определение момента при указанном упрощении в большинстве случаев недопустимо, поэтому окончательная проверка размеров подошвы фундамента при значительном моменте должна производиться с определением усилий в соответствии со статической схемой сооружения.