Практическая работа 7 

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт «Сибирская школа геонаук»

Практическая работа №7

Проверка устойчивости фундамента на действие сил пучения

по дисциплине

Инженерное мерзлотоведение

Выполнил студент группы РГ-21-1 Новикова К.М.

Шифр И.О. Фамилия

Проверил преподаватель Верхозин И.И.

И.О. Фамилия

Иркутск 2025 г

Теоретическая часть

К пучинистым грунтам относятся глины, суглинки, супеси, пески пылеватые и мелкие. При определенной влажности эти грунты, замерзая в зимний период, увеличиваются в объеме, что приводит к подъему слоев грунта в пределах глубины его промерзания.

Поскольку деформации пучения грунта, как правило, неравномерны, происходит неравномерный подъем фундаментов, который со временем накапливается. В результате этого надфундаментные конструкции зданий и сооружений претерпевают недопустимые деформации и разрушаются.

Грунты в зависимости от _fr подразделяются на [1]:

непучинистые	fr <0,01
слабопучинистые	0,01fr <0,04
среднепучинистые	0,04fr <0,07
сильнопучинистые	0,07fr <0,10
чрезмерно пучинистые	0,10fr .

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 F_r, 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 в таблице 1. Строение paзpeзa площадки такое же, как на рис.1. Расчетная нагрузка на опору – 150 кН

Таблица 1.Исходные данные

№ грунта	Описание пород	Мощ-ность слоя, м	Темпера-тура грунта, °С	Плотность частиц грунта s, г/см3	Плотность мерзлого грунта , г/см3	Влажность, д. е.			Суммарная влажность wtot, д. е.
						на границе текучести wl	на границе раскатыва-ния wp
2	Глины слоистой текстуры	3,0	–2,5	2,71	1,65	0,47	0,27	0,37
5	Глины сетчатой текстуры	3,4	–3,0	2,77	1,71	0,46	0,23	0,34
13	Суглинки сетчатой текстуры	1,3	–1,5	2,74	1,59	0,43	0,3	0,4

Рисунок 1 – схема для расчета несущей способности основания висячей сваи (а) и график распределения расчетной температуры грунтов T_е. по глубине заложения сваи в мерзлом грунте (б): 1 – дневная поверхность; 2 – сваи; 3 – верхняя граница многолетнемерзлых грунтов; 4 – границы выделенных для расчета слоев грунта

Таблица 2 – температурные условия участка

Параметр	Номер грунта						Примечание
	1, 4–7	2	3, 11–13	8, 9, 14, 15	10
Tth,c	15,0	14,6	12,4	14,8	13,0	°С
Tf,m	–20	–25	–24	–22	–2З
tth,с	3450	4250	4200	3600	З600	в часах
tf,m	6010	4510	4560	5160	5260
Ton	–4,0	–2,0	–1,5	–2,0	–3,0	°С

Таблица 3 - Коэффициент пористости и доля фракций грунта р_i, %,

при диаметре фракций, d_i , мм

№	е,д.е.	2,0-0,5	0,5-0,25	0,25-0,1	0,1-0,05	0,05-0,005
2	0,42	3	26,5	43,1	21,1	6,3
5	0,41	3	33,6	40,4	21,4	1,6
13	0,39	3	30,5	44,2	4,3	18

Таблица 4. Расчетная среднегодовая температура на верхней поверхности многолетнемерзлого грунта в основании сооружения [8]

Значения , С	Ширина сооруже­ния В, м	Значения С, для фундаментов
		столбчатых при глубине заложения z, м			свайных при глубине заложения z, м
		1	2	5	7	10
–0,5	12 24	–10 –8	–3,5 –2,5	–5 –3,5	–3 –2,5	–2,5 –2
–1	12 24	–10 –8	–3 –2,5	–4 –3,5	–2,5 –2	–1,5 –1,5
–2	12 24	–9 –7	–2 –2	–3 –3	–1,5 –2	–1 –1
–5	12 24	–6,5 –6	–1 –1	–1 –2	–1 –1	–1 –1
–8	12 24	–3 –4	–1 –1	–1 –1	–1 –1	–1 –1

Таблица 5. Расчетная удельная касательная сила морозного пучения

Грунты и степень водонасыщения	Значения fh, кПа (кгс/см2), при глубине сезонного промерзания – оттаивания dth, м
	1,0	2,0	3,0
Пылевато-глинистые при показателе текучести IL > 0,5, пески мелкие и пылеватые при степени влажности Sr > 0,95.	130 (1,3)	110 (1,1)	90 (0,9)
Пылевато-глинистые при 0,25<IL0,5, пески мелкие и пылеватые при 0,8<Sr0,95, крупнообломочные с заполнителем (глинистым, мелкопесчаным и пылеватым) свыше 30 %.	100 (1,0)	90 (0,9)	70 (0,7)
Пылевато-глинистые при IL0,25, пески мелкие и пы­леватые при 0,6<Sr0,8, крупнообломочные с заполнителем (пылевато-глинистым, мелкопесчаным и пылеватым) от 10 % до 30 %.	80 (0,8)	70 (0,7)	50 (0,5)

Ход работы:

1. Расчетное значение силы F_r кН (кгс), удерживающей фундаменты от выпучивания, следует определять по формулам: при использовании мерзлых грунтов по I принципу – по формуле 1 и при использовании мерзлых грунтов по II принципу по формуле – 2. Предварительно определяем параметр f_i, по таблице 3 и в пределах каждого i-го слоя грунта определяем по таблице 4 расчетное сопротивление i-го слоя мерзлого грунта сдвигу по поверхности смерзания, R_af,i, кПа (кгс/см²), при эквивалентной температуре Т_е.

При использовании многолетнемерзлых грунтов по принципу I

; (1)

При использовании многолетнемерзлых грунтов по принципу II

, (2)

2. Устойчивость фундаментов на действие касательных сил морозного пучения грунтов надлежит проверять по формуле 3, где _fh – расчетная удельная касательная сила пучения, кПа (кгс/см²); которая определяется по таблице 5 по показателю I_L.

Устойчивость фундаментов на действие касательных сил морозного пучения грунтов надлежит проверять по условию:

, (3)