им лабораторная 6,Сыпачев

Иркутский национальный исследовательский технический университет

Институт недропользования

Кафедра прикладной геологии, геофизики и геоинформационных систем

ИНЖЕНЕРНОЕ МЕРЗЛОТОВЕДЕНИЕ

Лабораторная работа № 6

Проверка устойчивости фундамента на действие сил пучения

Иркутск 2021

Цель работы: освоить расчет устойчивости фундамента на действие сил пучения.

Задание: проверить устойчивость на действие сил пучения свайного фундамента с бетонной необработанной поверхностью. При решении принять, что сезонноталый слой сливается с толщей многолетнемерзлых пород. Расчетное значение силы Fr, кН (кгс), удерживающей фундаменты от выпучивания, следует определить по формулам при использовании мерзлых грунтов по принципу I, затем при использовании мерзлых грунтов по принципу II.

Исходные данные. По вариантам те же данные, что и в работах 3.3 и 4.1, 4.2. Строение разреза площадки такое же, как на рис. 4.1.

Ход работы:

1. Расчетное значение силы Fr кН (кгс), удерживающей фундаменты от выпучивания, следует определять по формулам: при использовании мерзлых грунтов по I принципу – по формуле 6.7 и при использовании мерзлых грунтов по II принципу по формуле – 6.8. Предварительно определяем параметр fi, по таблице 6.6 и в пределах каждого i-го слоя грунта определяем по таблице 4.9 расчетное сопротивление i-го слоя мерзлого грунта сдвигу по поверхности смерзания, R_af,i, кПа (кгс/см2), при эквивалентной температуре Те, рассчитанной также как в лабораторной работе 4.2.

2. Устойчивость фундаментов на действие касательных сил морозного пучения грунтов надлежит проверять по формуле 6.5, где τ_fh – расчетная удельная касательная сила пучения, кПа (кгс/см2); которая определяется по таблице 6.3 по показателю I_L.

Расчёты

Сваи диаметром D=0,4м. Глубина погружения сваи от верхней поверхности многолетнемерзлого грунта z=9м. Расчетная нагрузка на сваю – F=450 . Грунт представлен суглинком мягкопластичной консистенции, показатель текучести =0,6. Расчетная глубина сезонного оттаивания – =1,6 м. Расчетная температура многолетнемерзлого грунта Т₀ = –1,5 ºС. Коэффициент теплопроводности мерзлого грунта =1,57Вт/(м·ºС), объемная теплоемкость =3,11 Вт/(м³·ºС).

Если проинтерполированть значения показателя текучести грунта и глубины его сезонного промерзания согласно табл. 6.3 (Расчетная удельная касательная сила морозного пучения) мы получаем значение .

Определяем площадь боковой поверхности смерзания сваи в пределах расчетной глубины сезонного оттаивания грунта:

Прежде чем определять расчетное значение силы, удерживающей фундамент от выпучивания, определяется расчетная температура многолетнемерзлых грунтов по длине сваи, по которой определяется сопротивление сдвигу по поверхности смерзания .

Расчетное давление на мерзлый грунт определяется по табл. 4.7 при температуре на глубине равной глубине погружения сваи в многолетнемерзлый грунт. Для расчета определяем коэффициент _z по табл. 4.10 по значению параметра, где z – глубина от поверхности многолетнемерзлого грунта до конца сваи, м.

Коэффициент согласно таблице 4.10, значение коэффициента , по табл. 4.12. Отсюда:

ºC

По табл. 4.8 при расчетной температур ºC определяем среднее значение расчетного сопротивления сдвигу по поверхности смерзания. Для глинистых грунтов получаем .

При использовании мерзлых грунтов по I принципу – по формуле 6.7:

Устойчивость фундамента на действие сил касательных сил морозного пучения оценивается по условию 6.5.

Рассчитываются силы выпучивания фундамента:

и силы, удерживающие фундамент от выпучивания:

Так как условие 6.5 ( ) соблюдено, следовательно, свайное основание будет устойчивым к действию сил пучения.

По II принципу по формуле – 6.8:

Для начала нужно определим согласно табл. 6.4 (Расчетные сопротивления на боковой поверхности забивных свай и свай-оболочек) .

Рассчитываются силы выпучивания фундамента:

и силы, удерживающие фундамент от выпучивания:

Мы видим, что условие 6.5 в данном случае выполняться не будет поэтому свайное основание не сможет обеспечить надёжную устойчивость при воздействии на него действия сил пучения.