книги из ГПНТБ / Трофименков Ю.Г. Полевые методы исследования строительных свойств грунтов

50

Рис. 22. Развертка по участкам испытаний грунтов штампами в шурфах и скважинах

а — испытания № 4 и 5 в скважине 2 и испытание № 3 в шур­

51

случае (испытание № 12) это объясняется тем, что штамп был установлен на линзу водонасыщенного глинистого песка (мощность 0,6—0,8 ж), во втором (испытание № 1) — недостаточно тщательной подготовкой площадки для ус­ тановки штампа.

Значения модуля дефОірмации моренных суглинков по результатам испы­ таний штампом площадью 5000 см2, подсчитанные для двух интервалов зна­ чений удельных давлений 0—2,6 и 0—5,5 кгсісм2, приведены в табл. 7.

Значения модуля деформации грунтов, испытанных штампом площадью 600 см2 в скважинах, подсчитаны также для двух интервалов давлений: 0— 2,5 и 0—4 кгс/см2. Эти данные с указанием генетических типов и литологиче­ ской разновидности грунтов приведены в табл. 8.

52

Определенные таким образом показатели, характеризующие сжимаемость грунтов, вместе с другими данными позволили прогнозировать осадку баш­ ни в пределах 8—ІО см. Наблюдения за общей осадкой фундамента башни институтом «Фундаментпроект» начаты в марте 1961 г. в период возведения основного фундамента. Для этого на основном фундаменте было установлено

40 марок [12].

Наблюдения за послойным обжатием грунтов в основании башни начаты с 1963 г., т. е. с момента окончания строительства фундамента. Бетонирова­ ние ствола башни было закончено в сентябре 1966 г. и к январю 1967 г. на

Таким образом, среднее давление, передаваемое основным фундаментом башни на грунты основания, составило 2,75 кгс)см2.

Для наблюдений за послойным обжатием грунтов были устроены четы­ ре куста глубинных марок, каждый из которых состоит из трех марок, уста­ новленных на глубине от подошвы основного фундамента соответственно 6, 12 и 25 м.

ка основного фундамента башни составила несколько больше 5 см.

Следует отметить исключительно равномерную осадку основного фунда­ мента: так, разность осадок основного кольцевого фундамента по наблюде­ ниям на конец 1972 г. не превысила 1 см. 'Смещение от вертикали вершины башни от столь незначительных кренов фундамента по теоретическим под­ счетам не превышает 8—10 см. Наряду с этими данными интерес представля­

нования с использованием результатов наблюдений за послойной осадкой грунтов и сделаны следующие выводы:

53

1.«Модуль деформации грунта под фундаментами большой опорной площади, определенный по фактическому обжатию слоев, может иметь зна­ чительно большее значение, чем это принято считать»;

2.«Модули деформации, полученные при испытаниях штампом в шур­ фах, оказались заниженными в 1,5—2 раза по сравнению с натурой».

Таким образом, можно полагать, что оценка деформируемости грунтов испытаниями штампом не может считаться достаточно достоверной для рас­ чета фундаментов больших площадей.

Однако вывод авторов о том, что значения модуля деформации по дан­ ным статических испытаний занижены по сравнению с его значениями по данным, полученным в работе [12], может быть обусловлен и принятой схе­ мой расчета кольцевого фундамента больших размеров.

Пример 2. Объект — площадка расширения ТЭЦ одного из заводов. Тре- . буется определить несущую способность грунтов основания под дымовую трубу и размер фундамента. Заложить фундамент предполагается на глубине

4 м.

Геологический разрез представлен в следующем виде (сверху вниз): на­ сыпные грунты — 2,2 м, песок мелкозернистый и пылеватый— 0,95 м, супесь — 0,7 м, суглинок— 1,4 м, глина — черная опесчаненная. Грунтовые воды встре­ чены на глубине 2,3 м.

Статическими нагрузками испытывали суглинки, залегающие на отметках подошвы фундамента трубы, и юрские глины— на отметке 5,45 м.

Испытания проводили в специальной буровой скважине диаметром 325 мм круглым штампом площадью 600 см2. Результаты испытания суглинков пока­ зали незначительную несущую способность этого слоя. Поэтому слой суглин­ ка был прорезан, скважина добурена до юрских глин и произведено их ис­ пытание.

Результат испытания юрских глин представлен на рис. 25. Критической нагрузки не достигнуто (рМакс—5 кгс/см2). Осадка за ступень сравнительно равномерная: при р=2,Ъ кгс/см2 она составляет 0,3 мм; при р^Зн-4 кгс/см2—

мент от ветрового давления относительно центра подошвы фундамента —■ 4430 тс-м; глубина заложения фундамента—5,15 м.

Исходя из результатов полевых испытаний грунтов пробными нагрузка­

Нормативное давление на основание определяется согласно п. 5.10 СНиП П-Б.1-62* по формуле

RH= (Ab + Bh) Yo + DcH.

54

Для подошвы фундамента в форме круга b принимается по формуле

6 = У Т = 11,5 м.

■Краткая характеристика грунтов основания следующая: граница текуче­ сти 30; граница раскатывания 18; коэффициент пористости 0,737; естествен­

S 5>пр •

Напряжение по глубине основания под точкой фундамента с си = 6,05 кгс/см2

раВН° рг = а (р — Ро); Р б= 5,15-1,95-0,1 = 1,01 кгс/см2,

р7, = 10.4-1,45-0,2-0,1 = 0 ,4 я 0,37.

55

Осадки фундамента под точками с о, =6,05 кгс/см2 и ст2= 1,95 кгс/см2 со­ ответствуют:

Sx = (2,52 + 4,78 + 3,81 + 2 ,7 6 + 1,96+ 1,44+ 1,08 + 0,83 + 0,38) X

1300

Крен почти в 2 раза превышает допустимый, т. е. при среднем давлении по подошве фундамента 4 кгс/см2 неравномерная деформация основания ока­ залась недопустимой. Поэтому определение размеров фундамента и расчет осадок производим, принимая среднее давление по подошве фундамента

3 кгс/см2.

Площадь фундамента составит

5262

175,4 ж2;

56

В соответствии с формулой (16) ОНиіП ІІ-Б.1-62* граница сжимаемой толщи будет находиться на глубине 18 м, так как рг = 18-1,95-0,2 ■0,1 =0,7 = 0,71. Напряжения по глубине основания под точкой фундамента с <т2= 1,67 кгс/см2 приведены в табл. 12.

толщи будет находиться на глубине 9 м, так как

рг. = 9-1,95-0,2-0,1 = 0 ,3 5 и 0,36.

Осадки фундамента под точками с сп =4,33 кгс/см2 и о2=1.67 кгс/см2 со­ ставят:

Деформация незначительно превысила допускаемую по табл. 10 СНиП ІІ-Б.1-62*, и поэтому принятые размеры фундамента можно допустить.

Глава III

ИССЛЕДОВАНИЕ ГРУНТОВ УСТАНОВКАМИ НА СДВИГ В ШУРФАХ И СКВАЖИНАХ

Как известно, разрушение грунта под нагрузкой (потеря прочности) происходит в результате нарушения его сплошности по образующимся при этом плоскостям, называемым плоскос­ тями сдвига. Незначительные в начальной стадии (начало уча­ стка 2 «а рис. 1) нагрузки .плоскости сдвига три тоследующем возрастании увеличиваются іпо площади, что в конечном итоге приводит к образованию поверхностей скольжения и -нарушению

.прочности и устойчивости всего .массива грунта в основании со­

57

оружения (участок 3 на рис. 1). Исследование сдвиговых харак­ теристик, необходимых для оценки прочности и устойчивости грунтов в основании сооружений, имеет, таким образом, большое значение. Эти характеристики определяются экспериментально, обычно по результатам лабораторных испытаний на сдвиг об­ разцов грунта, .выполняемых ів срезных приборах или путем разрушения образцов грунта в приборах трехосного сжатия (ста'било.метрах).

Однако необходимо считаться с тем, что лабораторные ис­ пытания позволяют определять прочностные характеристики, свойственные не массиву грунта, а образцу, имеющему неболь­ шие размеры. Вследствие этого лабораторные испытания не мо­ гут в полной мере дать представления о поведении грунта в массиве, устойчивость и прочность которого во многом опреде­

участках и т. п. Поэтому в ряде случаев при расчете устойчиво­ сти (например, больших массивов грунта, откосов .глубоких выемок и т. п.) данных, полученных при лабораторных испыта­ ниях, бывает недостаточно и приходится прибегать к полевым испытаниям. Кроме того, полевые испытания на сдвиг бывают необходимы при исследовании слабых глинистых грунтов, отбор образцов из которых для лабораторных испытаний с сохране­ нием естественного состояния практически невозможен.

Полевые методы испытаний для определения прочностных свойств грунтов по характеру формирования плоскости сдвига могут быть подразделены на два типа:

1) испытания, при выполнении которых одна часть грунта сдвигается по отношению к другой по заведомо заданной плос­ кости;

2) испытания, при выполнении которых поверхность сдвига не задается; в этом случае поверхность сдвига (плоская или криволинейная) образуется в зависимости от состава и физико­ механических свойств грунта, а также от характера приложе­ ния нагрузки.

К первому из указанных типов относятся испытания путем сдвига целиков грунта, заключенных в специальные обоймы (наподобие плоского сдвига в срезных лабораторных приборах). Ко второму — испытания на сдвиг путем обрушения целиков грунта, среза призм грунта под действием одной нагрузки, при­ ложенной под углом к плоскости сдвига (.метод Всесоюзного научно-исследовательского маркшейдерского института), вы­ пирания призмы грунта (метод Уральского Прометройниипроекта), раздавливания целиков грунта .и некоторые другие.

Особое место при таком делении занимают испытания на сдвиг по заданным поверхностям, выполняемые в буровых сква­ жинах лопастными приборами (крыльчатками).

Ниже приводится описание некоторых из этих методов.

58

1. ИСПЫТАНИЯ ГРУНТОВ НА с д в и г ПО ЗАДАННОЙ ПЛОСКОСТИ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СПЕЦИАЛЬНЫХ ОБОЙМ

Так же как и плоский сдвиг в срезных приборах, полевые испытания грунтов на сдвиг по заданной плоскости с использо­ ванием обойм выполняются под действием нагрузки, приложен­ ной в направлении плоскости сдвига (сдвигающая нагрузка), и нагрузки, приложенной нормально к плоскости сдвига (уплот­ няющая нагрузка).

Из всех .видов полевых исследований грунта на сдвиг только испытание под действием нагрузок, приложенных нормально к

упорные балки; 6 — винтовые анкерные сваи; 7 —опорная плита

плоскости сдвига и в направлении сдвига, позволяет непосредст­ венно определять угол внутреннего трения ср и удельное сцеп­ ление с.

Для этого необходимо провести испытание на сдвиг не менее трех монолитов столбчатого типа, вырезанных в массиве грун­ та с сохранением естественного состояния, поддерживая одина­ ковые в каждом случае условия 'опытов и изменяя лишь вели­ чину нагрузки, действующей нормально к плоскости сдвига.

59