Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчет оснований и фундаментов. Учебное пособие
.pdf
11
Грунт
Показатель текучести
Супесь: твердая
Пластичная
Текучая
Суглинки и глины: твердые
полутвердые
тугопластичные
мягкопластичные
текучепластичные
текучие
<0
0≤
≤1
>1
<0
0≤
≤0,25
0,25<
≤0,5
0,5<
≤0,75
0,75<
≤1
1
Грунт
Число пластичности
Супесь
Суглинок
Глина
1 ≤
≤ 7
7 <≤ 17
>17
числу пластичности
казателем текучести (табл. 9). Среди глинистых грунтов следует выделить лёссовые грунты и илы. Лессовые грунты – это макропористые
грунты, содержащие карбонаты кальция и способные при замачивании
водой давать под нагрузкой просадку, легко размокать и размываться.
Ил – водонасыщеный современный осадок водоемов, образовавшийся в
результате протекания микробиологических процессов, имеющий
влажность, превышающую влажность на границе текучести, и коэффициент пористости, значения которого приведены в табл. 11.
Среди глинистых грунтов необходимо выделить грунты просадочные и набухающие, проявляющие специфические неблагоприятные
свойства при замачивании. К просадочным относятся грунты, которые
под действием внешней нагрузки или собственного веса при замачивании водой дают осадку (просадку), и при этом относительная просадочность εsl≥0,01. К набухающим относятся грунты, которые при замачивании водой увеличиваются в объеме и при этом относительное набуха-
ние без нагрузки –
Подразделение глинистых грунтов по показателю текучести
(табл. 10) и консистенции, характеризуемой по-
≥0,04.
Таблица 9
Подразделение глинистых грунтов по пластичности
Подразделение илов по коэффициенту пористости
Таблица 10
Таблица 11
12
Ил
Коэффициент пористости
Супесчаный
Суглинистый
Глинистый
e ≥ 0,9
е ≥ 1
е ≥ 1,5
Грунт
, м/сут
Грунт
, м/сут
Галечниковый (чистый)
Гравийный (чистый)
Крупнообломочный с песчаным заполнителем
Песок: гравелистый
Крупный
Средней крупности
>200
100-200
100-150
50-100
25-75
10-25
Песок: мелкий
Пылеватый
Супесь
Суглинок
Глина
Торф: слабо разложившийся
Средне разложившийся
2-10
0,1-2
0,1-0,7
0,005-0,4
<0,005
1-4
0,15-1
К заторфованным грунтам относятся песчаные и пылевато-
глинистые, содержащие 10-50% (по массе) органических веществ. При
содержании органических веществ в 50% и более грунт называют тор-
фом.
Скальные и нескальные грунты, имеющие отрицательную температуру и содержание в своем составе лед, относятся к мерзлым грунтам,
и если они относятся к вечно мерзлым – в мерзлом состоянии 3 года и
более.
4. Фильтрационные свойства
Степень водопроницаемости грунта характеризуется коэффициентом фильтрации (табл. 12), представляющим собой скорость фильтрации при градиенте напора, равным 1. Скорость фильтрации воды в
грунтах характеризуется законом Дарси:
, (1)
где – коэффициент фильтрации; – градиент напора при разности
напора и длине пути фильтрации . За скорость фильтрации прини-
мают расход воды в единицу времени, отнесенный к площади поперечного сечения образца грунта.
Таблица 12
Ориентировочные значения коэффициента фильтрации грунтов
В некоторых грунтах, например, в плотных глинах, фильтрация
возникает, когда градиент напора превысит некоторое критическое зна-
13
Песок
Значение Е, Мпа при коэффициен-
те пористости е, равном
0,45
0,55
0,65
0,75
Гравелистый крупный и средней крупности
Мелкий
пылеватый
50
48
39
40
38
28
30
28
18
18
11
чение, называемое начальным градиентом фильтрации (напора). При
значительном начальном градиенте напора следует учитывать его влияние при решении задач уплотнения грунтов. Для слабых глинистых
грунтов в процессе их консолидации под нагрузкой коэффициент фильтрации значительно уменьшается при увеличении их плотности.
5. Деформируемость при сжатии
Деформируемость грунтов при сжатии характеризуется модулем
деформации, который определяют в полевых и лабораторных условиях.
Для предварительных расчетов допускается принимать модуль деформации по табл. 13 и 14.
Таблица 13
Нормативные значения модуля деформации песчаных грунтов
Примечание: значения Е приведены для кварцевых песков, содержащих
не более 20% полевого шпата и не более 50% в сумме слюды и пр.
Возраст и происхожде-
ние грунтов
Грунт
Показатель
текучести
Значение Е, МПа, при коэффициенте пористости е, равном
0,35
0,45
0,55
0,65
0,75
0,85
0,95
1,05
1,2
1,4
1,6
Четвертичные отложения: аллювиальные,
делювиальные, озерноледниковые
Супесь
0 ≤
≤ 0,75
-
32
24
16
10 7 - - - - -
Суглинок
0 <≤ 0,25
0,25 <≤ 0,5
0,5 <≤ 0,75
-
-
-
34
32
-
27
25
-
22
16
17
17
14
12
14
11
8
11
8
6
-
5
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Глина
0 <
≤ 0,25
0,25 <≤ 0,5
0,5 <≤ 0,75
-
-
-
-
-
-
28
-
-
24
21
-
21
18
15
18
15
12
15
12
9
12
9
7
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Флювиогляциоинные
отложения
Супесь
0 ≤≤ 0,75
0 ≤≤ 0,25
- - 33
40
24
33
17
27
11
21 7 - - - - - - - - - - -
Суглинок
0,25 ≤≤ 0,5
0,5 <≤ 0,75
- - 35 - 28 - 22
17
17
13
14
10 - 7 - - - - - - - -
Моренные отложения
Супесь и
суглинок
≤ 0,5
75
55
45 - - - - - - - -
Юрские отложения оксфордского яруса
Глина
-0,25 ≤≤ 0
0 <≤ 0,25
0,25 <
≤ 0,5
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
27
24
-
25
22
-
22
19
16
15
12
-
10
Примечание. Значения Е не распространяются на лёссовые грунты.
14
Таблица 14
Нормативные значения модулей деформации Е глинистых грунтов
15
Песок
Характе-
ристики
Значения С и φ при коэффици-
енте пористости е, равном
0,45
0,55
0,65
0,75
Гравелистый и крупный
С φ 2
43 1 40 0 38 - -
Средней крупности
С φ 3
40 2 38 1 35 - -
Мелкий
С φ 6
38 4 36 2 32 0 28
Пылеватый
С φ 8
38 6 34 4 30 2 26
Грунт
Показатель
текучести
Характе-
ристики
Значения С и φ при коэффициенте пористо-
сти е
0,45
0,55
0,65
0,75
0,85
0,95
1,05
Супесь
0≤
≤0,25
С φ 21
30
17
29
15
17
13
24 - - - - - -
0,25<
≤0,75
С φ 19
28
15
26
13
24
11
21 9 18 - - - -
Суглинок
0≤
≤0,25
С φ 47
26
37
25
31
24
25
23
22
22
19
20 - -
0,25<
≤0,5
С φ 39
24
34
23
28
22
23
21
18
19
15
17 - -
0,5<
≤0,75
С φ - - - - 25
19
20
18
16
16
14
14
12
22
6. Прочность
Сопротивление грунта срезу характеризуется касательными
напряжениями в предельном состоянии, когда наступает разрушение
грунта. Соотношение между предельными касательными τ и нормальными напряжениями сдвига σ выражается условием прочности КулонаМора:
Таблица 15
Нормативные значения удельного сцепления С, КПа,
и угла внутреннего трения φ, град., песчаных грунтов
Таблица 16
Нормативные значения удельного сцепления С, КПа,
и угла внутреннего трения φ, град.,
глинистых грунтов четвертичных отложений
16
Грунт
Показатель
текучести
Характе-
ристики
Значения С и φ при коэффициенте пористо-
сти е
0,45
0,55
0,65
0,75
0,85
0,95
1,05
Глина
0 <
≤ 0,25
С φ - - 81
21
68
20
54
19
47
18
41
16
36
14
0,25 <
≤
0,5
С φ - - - - 57
18
50
17
43
16
37
14
32
11
0,5 <
≤
0,75
С φ - - - - 45
15
41
14
36
12
33
10
29
7
Окончание табл. 16
Примечание. Значение С и φ не распространяется на лессовые грунты.
, (2)
где φ – угол внутреннего трения, С – удельное сцепление.
Для предварительных расчетов оснований сооружений допускает-
ся принимать значение С и φ по таблицам 15 и 16.
7. Нормативные и расчетные значения характеристик
Значения характеристик грунта вычисляют для каждого инженер-
но-геологического элемента (слоя грунта), выделенного на площадке
строительства. За нормативные значения характеристики принимают
среднее арифметическое значение результатов частных определений.
При переходе к расчетному значению учитывают, что среднее значение
вследствие неоднородности грунта и ограниченного количества определений может содержать ошибку, которая должна быть исключена. Расчетные значения устанавливают для характеристик, используемых в
расчетах оснований и фундаментов сооружений.
Число частных определений n для вычисления нормативных и
расчетных значений характеристик грунтов зависит от степени неоднородности грунтов основания и требует точности определения характеристики и устанавливается программой испытаний. Следует назначить
число определений по формуле (3):
Значения
принимают по табл. 17 при односторонней довери-
тельной вероятности α = 0,90 и числе определений n-1, подбирая его
. (3)
17
Число определений n-1
дляи γ или n-2 для С
и φ
при α равном
Число определений
n-1 для
и γ или n-
2 для С и φ
при α рав-
ном
0,90
0,98
0,90
0,98
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
4,02
3,45
3,02
2,74
2,63
2,54
2,49
2,44
2,40
2,36
2,33
2,92
2,35
2,13
2,01
1,94
1,90
1,86
1,83
1,81
1,80
1,78
13
14
15
16
17
18
19
20
30
40
60
1,08
1,08
1,07
1,07
1,07
1,07
1,07
1,06
1,05
1,05
1,05
2,30
2,28
2,27
2,26
2,25
2,24
2,23
2,22
2,19
2,17
2,14
Характеристика грунта
Коэффициент
вариации V
Показатель точности
оценки характери-
стики ρ
Удельный вес
Плотность
Природная влажность
Влажность на границе текучести и
раскатывания
Модуль деформации по данным
полевых и лабораторных испытаний
Сопротивление сдвигу в лабораторных условиях при одном значении уплотняющего давления
Временное сопротивление при
одноосном сжатии скальных грунтов
0,01
0,05
0,15
0,15
0,30
0,20 (0,30)
0,40
0,004
0,015
0,05
0,05
0,10
0,10
0,15
так, чтобы выполнить равенство (3). Коэффициент вариации определяют на начальной стадии изысканий, при отсутствии предварительных
данных значения V принимают по табл. 18.
Таблица 17
Значение коэффициента
Значение коэффициента вариации и показания точности оценки
при односторонней доверительной
вероятности α
характеристики
Таблица 18
18
Число опреде-
лений
γ
Число опре-
делений
γ
Число опре-
делений
γ
6
7
8
2,07
2,16
2,27
13
14
15
2,56
2,60
2,64
20
25
30
2,78
2,88
2,96
Примечание. Значение V, указанное в скобках, относится к третичным
глинам твёрдой и полутвердой консистенции и элювиальным глинистым грунтам любой консистенции.
Значения показателя точности ρ при определении характеристик
по действующим ГОСТам приведены в табл. 18.
Минимальное количество одноименных частных определений
должно составлять для каждого выделенного инженерногеологического элемента 6. При определении С и φ должно быть не менее шести значений τ для каждого значения Р. Для Е, определяемого по
результатам штамповых испытаний, должно быть не менее 3. Минимальное количество определений С и φ в полевых условиях должно составлять 3. При вычислении расчетных значений С и φ на основе полевых данных допускается принимать коэффициент безопасности = 1,5
для С и
(прочностных и деформационных характеристик (табл. 13-16)) для каждого выделенного инженерно-геологического элемента - 6 для использования таблиц для расчета по второму состоянию и 10 - для расчетов
по первому предельному состоянию.
исключение возможных грубых ошибок (отскоков). Исключить необходимо максимальное или минимальное значение
няется условие
где
табл. 19;
= 1,1 для φ = 1,2. При составлении таблиц и их пользовании
Статическую обработку опытных данных начинают с проверки на
, для которого выпол-
– среднее значение; γ – статический критерий, принимаемый по
– смешанная оценка среднего квадратичного отклонения,
, (4)
, (5)
где n - количество определений.
Таблица 19
Значения статического критерия γ
19
Число опреде-
лений
γ
Число опре-
делений
γ
Число опре-
делений
γ
9
10
11
12
2,35
2,41
2,47
2,52
16
17
18
19
2,67
2,70
2,73
2,75
35
40
45
50
3,02
3,07
3,12
3,16
Окончание табл. 19
Далее вычисляют:
1) нормативное (среднее арифметическое) значение
2) среднее квадратичное отклонение
3) коэффициент вариации
4) ошибку среднего значения
(относительная ошибка)
;
5) доверительный интервал, характеризуемый областью вокруг
среднего значения, в пределах которой с заданной вероятностью α
находится «истинное» среднее значение
; , (10)
; (6)
; (8)
(в абсолютных единицах) или
; (9)
; (7)
где
– коэффициент, принимаемый по табл. 18 в зависимости от за-
данной вероятности (надежности) α и числа определений n;
6) коэффициент надежности
; (11)
7) расчетное значение характеристик
или
(12)
; . (13)
Такая статистическая обработка применяется для таких характе-
ристик грунтов, используемых при расчетах оснований, как плотность и
прочность нескальных грунтов и предел прочности на одноосное сжатие
20
скальных грунтов. Для физических характеристик вычисляют их нормативные значения. Для Е, а также для характеристик относительной просадочности и набухания грунтов, допускается принимать расчетные
значения равными нормативным.
Для φ и С методика статистической обработки имеет следующие
особенности. Нормативные значения φ и С определяют по нормативной
зависимости , вычисляемой методом наименьших квадратов на основе всех определений τ в рассматриваемом элементе грунта.
Вычисления проводят по формулам:
Средние квадратичные ошибки С и φ определяют по формулам:
; (14)
. (15)
; (16)
где
; (17)
. (18)
Коэффициенты вариации φ и С вычисляют по формуле (8), а до-
верительны интервал
;
. (19)
Расчетные значения φ и С находят по формуле (12) и (13). Дове-
рительную вероятность α принимают равной 0,90 при расчетах по несущей способности оснований. Расчетное значение характеристик грунта φ, С и ρ для расчетов оснований по несущей способности обозначают
φ
, С1 и ρ1, а для расчетов по деформациям – φII, СII и ρII.
1
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]