книги из ГПНТБ / Фомичева Р.Ф. Условия строительства на лессовых просадочных грунтах Калмыкии и восточной части Ростовской области
.pdf
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
12 |
|
|
Физико-механические свойства грунтов опытных площадок |
|||||||||
Наименование |
|
|
Глубина в |
м |
|
|||||
|
|
|
|
|
||||||
показателя |
|
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
||||
|
|
|
|
|
|
|||||
Естественная |
|
|
|
|
|
|
||||
влажность |
|
|
9,2 |
11 |
14 |
14,5 |
15,5 |
|||
в |
% |
|
|
|
|
|||||
Консистенция |
|
— 0,58 |
• - 0,46 |
— 0,114 |
— 0,14 |
— 0,10 |
||||
Объемный |
вес |
|
|
|
|
|
|
|||
в |
г/смЗ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при |
естествен |
|
|
|
1,82 |
1,88 |
1,88 |
|||
ной |
влажности |
1,71 |
1.73 |
|||||||
скелета |
|
|
|
1,56 |
1,57 |
1,65 |
1,63 |
1,63 |
||
Пористость |
в |
% |
42.3 |
42 |
41,7 |
42,5 |
41,5 |
|||
Коэффициент |
по |
|
|
|
|
0,71 |
||||
ристости |
|
|
|
0,73 |
0,73 |
0,72 |
0,71 |
|||
Степень |
влажности |
0,36 |
0,37 |
0,40 |
0.59 |
0,59 |
||||
Пластичность |
в °/о |
|
|
|
|
|
||||
на |
границе |
те |
|
28 |
29 |
31 |
31 |
31 |
||
кучести |
|
|
|
|||||||
на границе |
рас |
15 |
16 |
17 |
17 |
17 |
||||
катывания |
|
|
||||||||
Число плас |
|
1'2 |
12 |
14 |
14 |
14 |
||||
тичности |
|
|
|
|||||||
Относительная |
|
|
|
|
|
|
||||
просадочность |
|
|
|
|
|
|
||||
в 0 / 0 |
при |
давле |
|
|
|
|
|
|||
нии |
в кг/см2 : |
|
0,5 |
0,36 |
0,30 |
0,16 |
0,15 |
|||
|
|
1 |
|
|
|
|||||
|
|
2 |
|
|
|
Î . 0 |
1,1 |
0,9 |
0,7 |
0,6 |
|
|
3 |
|
|
|
3,0 |
2,0 |
1,5 |
1,3 |
0,8 |
Сопротивление |
|
|
|
|
|
|||||
сдвигу: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
сцепление в кг/см2 : |
|
|
|
|
|
|||||
при |
естественной |
1,0 |
0,77 |
1,0 |
0,87 |
0,81 |
||||
влажности |
|
|
||||||||
в |
замоченном |
|
— 0,30 |
0,24 |
— |
0,28 |
0,21 |
|||
состоянии |
|
|
||||||||
угол |
внутреннего |
|
|
|
|
|
||||
трения в град.: |
|
|
|
|
|
|||||
при |
естественной |
20 |
20 |
22 |
22 |
22 |
||||
влажности |
|
|
||||||||
в |
замоченном |
|
19 |
16 |
18 |
18 |
18 |
|||
состоянии |
|
|
||||||||
И с с л е д о в а н и е н е с у щ е й с п о с о б н о с т и з а б и в н ы х
о д и н о ч н ы х |
свай |
|
Согласно СНиП ІІБ.5-67 и |
«Руководства...» |
[37] |
сваи рассчитываются но первому предельному |
состоя |
|
нию (несущей способности), второму (деформациям) и третьему. Расчет несущей способности производился из условия сопротивления грунта основания сваи в соот
ветствии |
с формулой |
(5), табл. 3, |
4 и 5 |
|
«Руководст |
||
ва...» [37] и по данным полевых |
исследований динами |
||||||
ческих, статических, |
статического |
|
зондирования. |
||||
На основании |
замеренных |
отказов |
по формуле с |
||||
учетом упругой части отказа была найдена |
предельная |
||||||
несущая |
способность |
свай и расчетная: |
|
|
|||
Pnp=2d - I - hf |
г- |
1 + d - I - h f |
Q-H |
Q-0,2g |
|||
\І |
|
, с |
Q + g |
||||
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
(19) |
|
Р л - К - Р п р |
|
|
|
|
(20) |
|
Здесь d |
— сторона поперечного |
сечения |
сваи; |
||||
hf — коэффициент, принимаемый при забивке |
|||||||
|
сваи |
с наголовником, |
равным |
10 т/м2 ; |
|||
с |
— упругая |
часть отказа; |
|
|
|
||
Рпр — предельное сопротивление основания;
Рд |
— расчетная несущая |
способность сваи; |
|
Q |
— вес падающей |
части |
молота; |
H |
— высота падения |
ударника; |
|
е — отказ сваи; |
|
|
|
g |
— вес сваи. |
|
|
Несущая способность свай по данным статических испытаний подсчитывалась с коэффициентами условий работы в грунтах природного залегания m= 1 и в за моченных nil = 1,2. Расчетное сопротивление сваи по результатам статического зондирования находилось из выражений
p = |
K- m( 0,5qF + Q T ^ ) |
(21) |
|
4 |
Из |
г б |
(22) |
94 |
|
|
|
где q — удельное сопротивление грунта погружению конуса в кг/см2 ;
QT — общее сопротивление грунта по боковой по верхности в т;
Исв— периметр сваи в см; Из — периметр трубы зонда в см;
Р"б-- нормативное сопротивление грунта по боко вой поверхности в кг/см2 .
При анализе зависимости изменения количества уда ров от глубины забивки (рис. 22) отмечается общее уве личение количества ударов с глубиной забивки свай; ли нии среднеарифметических значений количества ударов на каждые полметра погружения постоянно поднимают ся, что указывает на увеличение несущей способности свай. Отмечается, что для отличных друг от друга грун тов по физико-механическим данным требуется различ ное количество ударов на 1 м погружения. Так, в более влажных грунтах требуется меньшее количество ударов, чем в менее влажных. В летнее время верхние слои грун тов характеризуются очень низкой влажностью и, следо вательно, обладают высокими прочностными свойства ми. Поэтому на первые метры погружения требуется большое количество ударов. Вот почему необходимо бу рение лидер-скважин.
При анализе полученных значений несущей способ ности по данным забивки (рис. 23) обращает внимание большой разброс величин, хотя сваи погружались в пре делах небольших участков и в однородные грунты. При сопоставлении .значений несушей способности по данным забивки, полученных при статических испытаниях в грунтах естественного залегания, видно, что эти величи ны близки друг к другу (табл. 13). Но в то же время отмечается, что несущая способность свай по данным забивки, по сравнению с полученной расчетом по «Руко водству...» (37) при коэффициентах условий работы на случай невозможного замачивания грунтов выше на 1,36—1,19.
Анализ результатов статических испытаний свай в грунтах естественного залегания и в условиях замачи вания говорит о том, что во втором случае несущая спо собность 'ниже на 20—50°/о, то есть в среднем на 30%.
По данным статического зондирования несущая спо собность свай №№ 4, 4а, 5 и 5а в грунтах естественного
95
|
|
|
|
|
Несущая |
способность |
забивных |
одиночных |
свай |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Э к с п е р и м е н т а л ь н ые |
|||
Наименование |
|
№ |
1 |
|
№ |
2 |
|
|||||
показателя |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
4а |
5 |
5а |
||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
Длина свай в м 4 |
5 |
4 |
5 |
5 |
7 |
7 |
||||||
Глубина |
погру |
|
|
|
|
|
|
|
||||
ж е н и я |
в |
м |
|
3 |
5 |
4 |
4,5 |
4,5 |
6,5 |
6,5 |
||
Н е с у щ а я способ |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ность |
в |
т: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
по |
|
результатам |
|
|
|
|
|
|
|
|||
испытаний |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
динамических |
35 |
53 |
58 |
48 |
48 |
52 |
52 |
|||||
статических |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
при |
естествен |
|
|
|
|
|
|
|
||||
ной |
влажности |
— |
— |
68 |
48 |
— |
48 |
— |
||||
ГГІ! |
|
= |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
замоченных |
|
|
|
|
|
|
|
||||
грунтах |
m, = 1,2 |
43 |
57 |
— |
— |
29 |
— |
38 |
||||
Статическое |
зон |
|
|
|
|
|
|
|
||||
дирование |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
при |
естествен |
|
|
|
|
|
71 |
— |
||||
ной |
влажности |
— |
— |
— |
42 |
— |
||||||
в |
замоченных |
|
|
|
|
|
|
|
||||
грунтах |
|
|
— |
— |
— |
— |
21 |
— |
35 |
|||
Р а с ч е т н а я |
[37] |
|
|
|
|
|
|
|
||||
не |
|
замоченные |
|
|
|
|
|
|
|
|||
1^ = 1,7; |
т , = 3 , 5 |
26 |
39 |
31 |
28 |
28 |
41 |
41 |
||||
при |
аварийном |
|
|
|
|
|
|
|
||||
замачивании |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
піі = |
т 2 = 1 , 5 |
|
19 |
26 |
23 |
24 |
24 |
— |
31 |
|||
|
|
|
Рст |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К і |
= |
|
Р з о н д |
|
|
|
|
|
|
|
||
при |
естествен |
|
|
|
|
|
|
|
||||
ной влажности |
— |
— |
— |
1,2 |
—• |
— |
— |
|||||
в |
замоченном |
|
|
|
|
|
|
|
||||
грунте |
Р |
дин. |
— |
— |
— |
- - |
1,3 |
— |
1,2 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
, К , > = |
Р |
расч. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
при |
естествен |
|
|
|
|
|
|
|
||||
ной |
влажности |
|
|
|
|
|
|
|
||||
mi = l , 7 ; m 9 = 3,5 |
1,36 |
1,36 |
1,8 |
1,50 |
1,70 |
1,26 |
1,26 |
|||||
|
|
|
Р |
ст. |
|
|
|
|
|
|
|
|
К з |
= |
|
Р |
расч. |
|
|
|
|
|
|
|
|
при |
естествен |
|
|
|
|
|
|
|
||||
ной |
влажности |
— |
2,2 |
— |
1,7 |
— |
1,2 |
— |
||||
в |
замоченном |
|
|
|
|
|
|
|
||||
грунте |
|
|
|
2,2 |
2,2 |
— |
— |
1,2 |
— |
1,2 |
||
96
Т а б л и ц а 13
площадки
№3
6 |
7 |
7а |
8 |
8а |
9 |
9а |
10 |
10а |
6 |
7 |
7 |
5 |
5 |
7 |
7 |
5 |
5 |
6 |
7 |
7 |
5 |
5 |
7 |
7 |
5 |
5 |
56 |
66 |
66 |
51 |
48 |
60 |
60 |
47 |
48 |
51 |
60 |
— |
52 |
— |
60 |
— |
46 |
— |
|
. |
57 |
_ |
48 |
_ |
48 |
|
37 |
44 |
50 |
50 |
39 |
39 |
50 |
50 |
39 |
39 |
|
|
33 |
26 |
|
|
33 |
|
26 |
1,3 |
1,3 |
1,3 |
1,3 |
1,2 |
1,2 |
1,2 |
1,3 |
1,3 |
1,2 |
1,2 |
— |
1,3 |
— |
1,2 |
— |
1,2 |
- |
— |
— |
1,7 |
— |
1,8 |
— |
1,4 |
— |
1,4 |
7 Р. |
Ф. Фомичева, |
В, М. |
Шишкина |
|
|
97 |
||
залегания и замоченных ниже, чем у свай, испытанных статическими нагрузками, соответственно на 1,3-1,2. Отношение несущей способности этих же сваіі, опреде ленной по данным статических испытаний и по «Руко водству» (37), составляет 1,2.
Несущую способность сван необходимо устанавли вать путем статических испытаний. При большом коли честве определений расчетных сопротивлений свай, по лученных статическим зондированием и при сопостав лении их с данными статических испытаний, можно вы вести региональный/переходный коэффициент от стати ческого зондирования грунтов к статическим испыта ниям. На необходимость перехода от статических испы таний к статическому зондированию грунтов, как наи более легкому и дешевому методу определения несущей способности свай, указывают и другие авторы (42).
При анализе графиков статических испытаний |
(рис. |
24, 25) отмечается, что осадки составляют 3—8 мм, |
при |
чем почти половина из них упругие. Превышение пре дельной нагрузки на сваю в замоченном грунте приво дит к наступлению предельного состояния: осадка сваи носит провальный характер и протекает без увеличения нагрузки. Для висячих свай в замоченном просадочпом грунте решающее значение имеет расчет по несущей способности, но расчет по деформациям (осадка и про садка) тоже крайне необходим. Грунт обладает способ ностью распределять усилия и включать в работу под увеличением нагрузки новые прилегающие слои. На пряжение же па границе уплотненной зоны должно быть или равно, или меньше начального просадочного давле ния замоченного неуплотненного грунта.
Забитая свая находится в условиях напряженно-де формированного состояния. При замачивании же грун тов структурные связи в пределах уплотненной зоны и за ее пределами ослабевают, и свая в этом случае передает на основание значительно меньшую нагрузку. Сваи, за битые в маловлажные н более влажные грунты, при ста тических испытаниях в водопасыщенном состоянии имеют разную несущую способность, которая у первых значительно выше. Следовательно, исходная влажность грунтов оказывает влияние на несущую способность свай.
98
Обращает внимание тот факт, что лессовые грунты, представленные легкими суглинками и супесями, имеют зернистую структуру и характеризуются небольшими значениями пористости (40—42%), но вместе с тем не устойчивы в условиях замачивания и проявляют проса дочные свойства. В «Руководстве...» [37] несущая спо собность свай определяется при пористости не менее 43%, не практика показывает, что просадочпость про является и при меньшей пористости. Вот почему нам ка жется, что в этом нормативном документе следует пре
дусмотреть значения R" и 1" |
при пористостях |
менее |
43% (до 38%). Действующий |
СНиП И Б. 5-67 |
реко |
мендует при расчете по несущей способности свай к ис пользованию таблицы 1 и 2, по которым получаются за ниженные величины. Анализ несущей способности свай по данным статических, динамических испытаний, ста
тического зондирования грунтов и по расчетным |
данным |
показывает, что по нормативным документам |
несущая |
способность свай занижена, на что указывают |
и другие |
авторы [5, 43]. |
|
Исследование уплотненной зоны вокруг свай |
|
Результаты работ В. Н. Голубкова, С. |
М. Рак, |
С. Я- Боженкова, А. Керизель указывают на то, что наи более надежные объяснения различия несущей способ ности свай можно получить при исследовании характера изменения физико-механических свойств грунтов, окру жающих сваю. При забивке в ее основании формируется уплотненная зона, величина которой и степень уплотне ния оказывают большое влияние на несущую . способ ность сваи. Особенно большое значение имеет сцепление грунта уплотненной зоны. Ее размеры определялись при отрывке грунта через 10—20 дней после забивки сва/і.
Образцы отбирались на разных горизонтах по |
длине |
|
свай и под острием, включая и грунты |
ненарушенной |
|
структуры. По данным определения |
объемного |
веса |
скелета грунта на различном расстоянии от свай строи лись изолинии равных плотностей (рис. 30а, б).
Пци анализе кривых изменения объемного веса грун та и его скелета, пористости наблюдается хорошо выра женная закономерность изменения их естественных ве личин. Уплотнение грунтов при погружении-сваи проис ходит с некоторым увеличением по глубине и в стороны
99
