2.4. Определение модуля деформации грунта

Одной из важнейших характеристик грунта является модуль общей деформации, который используется для расчета осадок зданий и сооружений. Модуль деформации можно определить по данным компрессионных испытаний, испытанием штампа статической нагрузкой в полевых условиях, с помощью прессиометров и по данным физических характеристик грунта.

Определение модуля деформации по данным компрессионных испытаний. Относительные вертикальные деформации определяются по формуле

(2.21)

или

. (2.22)

Приравнивая правые части этих равенств и учитывая, что

,

получаем

. (2.23)

Если обозначить , то

или . (2.24)

Следует отметить, что модуль деформации, определенный по данным компрессионных испытаний, часто значительно отличается от действительного, т.к. извлечение грунта из глубины для компрессионных испытаний приводит к изменению его напряженного состояния.

Определение модуля деформации по данным испытания грунта статической нагрузкой в шурфе или скважине.Наиболее точные значения модуля деформации можно получить по данным испытания штампа размером более 5000 см²в полевых условиях (рис.2.13).

Рис.2.13. Испытания грунта статической нагрузкой в шурфе:

а – схема установки;

б – зависимость осадки от нагрузки;

1 – шурф;

2 – жесткий штамп;

3 – платформа;

4 – нагрузка

а б

Модуль общей деформации определяется по формуле

, (2.25)

где w – коэффициент, принимаемый для круглых жестких штампов равным 0,8; d – диаметр штампа; Р – приращение нагрузки; S – приращение осадки штампа при изменении давления на P.

Формула (2.25) применима в пределах линейной зависимости графика “осадка - нагрузка”.

Определение модуля общей деформации по результатам испытания сваи-штампа с учетом изменения свойств грунтов в результате забивки свай.

Для кустов свай , (2.26)

где P – нагрузка на сваю-штамп, кН; S – осадка сваи-штампа при этой нагрузке, см; l – длина сваи, см; w₀ – безразмерный коэффициент, табулированный в зависимости от отношения сторон куста сваи, коэффициента бокового расширения грунта ₀, приведенной ширины куста, приведенной границы активной зоны (см.А.А.Бартоломей и др. "Прогноз осадок свайных фундаментов". М.: Стройиздат, 1994).

Для ленточных свайных фундаментов

, (2.27)

где ₀ – безразмерная величина, табулированная с учетом закономерностей передачи нагрузки по боковой поверхности и в плоскости острия, коэффициента бокового расширения грунта ₀, приведенной ширины свайного фундамента и приведенной глубины расположения границы активной зоны (принимается по таблицам вышеуказанной монографии).

Модуль общей деформации можно определить и другими методами:

а) по данным испытания грунтов в приборах трехосного сжатия (стабилометре):

, (2.28)

где ₁ – приращение осевого давления; _z – приращение вертикальных деформаций;

б) по данным прессиометрических испытаний. В пробуренную скважину опускается резиновый цилиндр (рис.2.14), заполненный жидкостью. По мере увеличения давления в цилиндре увеличивается и его диаметр. По отношению P/d и соответствующим формулам определяется общий модуль деформации;

Рис.2.14. Испытания грунта в скважине с помощью прессиометра:

1 – прессиометр;

2 – резиновая оболочка

в) по данным таблиц СНиП в зависимости от физических характеристик грунта (табл. I.1, I.3 приложения I).