грунты / грунты4-5

4. Определение нормативных и расчётных значений физико-механических характеристик грунтов по данным динамического зондирования

Необходимо для каждого слоя первоначально определить нормативные значения следующих характеристик грунтов:

– удельный вес , кН/м³

,

где g – ускорение свободного падения, принимаемое равным 10 м/с²;

– плотность грунта в естественном состоянии, г/см³;

– для водонасыщенных песков дополнительно определяется удельный вес грунта в водонасыщенном состоянии

,

где – удельный вес воды равный 10 кН/м³;

– удельный вес твёрдых частиц грунта (определяется как и ).

Далее определяются нормативные значения прочностных и деформационных характеристик грунтов () по данным динамического зондирования в зависимости от величины (по табл. 5.4, 5.7, 5.8 ТКП 45-5.01-17-2006). В рамках данной работы будем считать суглинки и супеси моренного, глины – озёрно-ледникового происхождения.

Расчётные значения характеристик грунтов для первой и второй группы предельных состояний:

– удельный вес ;

– угол внутреннего трения ;

– удельное сцепление

определяются путём деления нормативных значений () на коэффициент надёжности по грунту , определяемых согласно ГОСТ 20522-96 «Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний». Принимаем коэффициенты надёжности по грунту равными:

– при определении расчётных значений удельного веса и : ;

– при определении расчётных значений : ;

– при определении расчётных значений :

– для удельного сцепления ;

– при определении расчётных значений :

– для песчаных грунтов ;

– для пылевато-глинистых .

Результаты определения физико-механических характеристик грунтов сводятся в таблицу 5.

ИГЭ 1

Первый инженерно-геологический элемент – песок крупный,средней прочности с условным динамическим сопротивлением P_d = 4.8 Мпа.

1. Определяем удельный вес грунта и удельный вес грунта в водонасыщенном состоянии :

γ_n=ρ· g =1.92·10 = 19.2 kH/м³

= (γ_s – γ_w)/ (1+e) = (26.2-10)/(1+0.76) =9.2 kН/м³

2. Определяем угол внутреннего трения и удельное сцепление :

По таблице 5.4 ТКП 45-5.01-17-2006 находим, что для песков средних средней прочности при p_d = 4,8 МПа угол внутреннего трения φ_n= 35˚, = 0,99 кПа.

3. Определяем модуль деформации грунта E:

По таблице 5.8 ТКП 45-5.01-17-2006 находим, что для песков средних средней прочности при p_d =4,8 МП модуль деформации Е = 22,3 МПа

4. Определяем расчётные значения физико-механических характеристик грунтов для I и II группы предельных состояний:

– Расчётные значения удельного веса принимаем равными:

γ_I = γ_II = γ_n =19.2 кН/м³

– Значение удельного сцепления по I группе предельных состояний:

c_I = c_n / γ_g(c)= 0,99/1,5 = 0,66 кПа

– Значение удельного сцепления по II группе предельных состояний:

c_II= c_n / γ_g(c)=0,99/1 =0,99 кПа

– Значение угла внутреннего трения по I группе предельных состояний:

φ_I= φ_n/ γ_g(φ) = 35/1.1 = 32˚

– Значение угла внутреннего трения по II группе предельных состояний:

φ_II= φ_n/ γ_g(φ) = 35/1 = 35˚

ИГЭ 2

Второй инженерно-геологический элемент – глина мягкопластичная, с условным динамическим сопротивлением P_d = 3,6 Мпа.

1. Определяем удельный вес грунта :

γ_n=ρ· g =1.85· 10 = 18,5 kH/м³

2. Определяем угол внутреннего трения и удельное сцепление :

По таблице 5.7 ТКП 45-5.01-17-2006 находим, что для глины мягкопластичной озерно-ледникового происхождения при p_d = 3,6 МПа угол внутреннего трения φ_n= 13˚, = 56 кПа.

3. Определяем модуль деформации грунта E:

По таблице 5.8 ТКП 45-5.01-17-2006 находим, что для глины мягкопластичной озерно-ледникового происхождения при p_d =3,6 МП модуль деформации Е = -

4. Определяем расчётные значения физико-механических характеристик грунтов для I и II группы предельных состояний:

– Расчётные значения удельного веса принимаем равными:

γ_I = γ_II = γ_n =18,5 кН/м³

– Значение удельного сцепления по I группе предельных состояний:

c_I = c_n / γ_g(c)= 56/1,5 = 37,33кПа

– Значение удельного сцепления по II группе предельных состояний:

c_II= c_n / γ_g(c)=56/1 =56 кПа

– Значение угла внутреннего трения по I группе предельных состояний:

φ_I= φ_n/ γ_g(φ) = 13/1.15 = 11˚

– Значение угла внутреннего трения по II группе предельных состояний:

φ_II= φ_n/ γ_g(φ) = 13/1 = 13˚

ИГЭ 3

Третий инженерно-геологический элемент – глина полутвердая, с условным динамическим сопротивлением P_d = 5 Мпа.

2. Определяем удельный вес грунта :

γ_n=ρ· g =1.93· 10 = 19,3 kH/м³

2. Определяем угол внутреннего трения и удельное сцепление :

По таблице 5.7 ТКП 45-5.01-17-2006 находим, что для глины полутвердой озерно-ледникового происхождения при p_d = 5 МПа угол внутреннего трения φ_n= 12˚, = 61кПа.

3. Определяем модуль деформации грунта E:

По таблице 5.8 ТКП 45-5.01-17-2006 находим, что для глины полутвердой озерно-ледникового происхождения при p_d =5 МП модуль деформации Е = -

4. Определяем расчётные значения физико-механических характеристик грунтов для I и II группы предельных состояний:

– Расчётные значения удельного веса принимаем равными:

γ_I = γ_II = γ_n =19,3 кН/м³

– Значение удельного сцепления по I группе предельных состояний:

c_I = c_n / γ_g(c)= 61/1,5 = 40,67 кПа

– Значение удельного сцепления по II группе предельных состояний:

c_II= c_n / γ_g(c)=61/1 =61 кПа

– Значение угла внутреннего трения по I группе предельных состояний:

φ_I= φ_n/ γ_g(φ) = 12/1.15 = 10˚

– Значение угла внутреннего трения по II группе предельных состояний:

φ_II= φ_n/ γ_g(φ) = 12/1 = 12˚

Полученные данные сведены в таблицу 5.

Таблица 5. Нормативные и расчётные значения физико-механических характеристик

№ ИГЭ, название грунта	Удельный вес, кН/м3				Удельное сцепление, кПа				Угол внутреннего трения, градус				Модуль дефор-мации, МПа
												E
песок крупный, средней прочности, водонасыщенный				0,99		0,66	0,99	35		32	35	22,3
Глина мягкопластичная	18,5	18,5	18,5	56		37,33	56	13		11	13	-
Глина полутвердая	19,3	19,3	19,3	61		40,67	61	12		10	12	-
Примечание: Для песчаных грунтов над чертой приведены значения удельного веса без учёта взвешивающего действия воды, под чертой с учётом взвешивающего действия воды.

5. Построение инженерно-геологического разреза

Оформление инженерно-геологического разреза выполняется согласно требованиям СТБ 21.302-99.

Инженерно-геологический разрез представляет собой схему напластования грунтов, полученную по данным проходки инженерно-геологических выработок (скважин).

В таблице 6 приведены значения толщины (мощности) каждого слоя по скважинам. Расстояние между скважинами принимается по таблице 7. Отметки устья скважины принимаются по таблице 8.

На разрезе необходимо нанести:

– штриховое обозначение каждого слоя с учётом условных обозначений;

– относительные отметки границ между слоями;

– графики динамического зондирования;

– номера инженерно-геологических элементов;

– уровень грунтовых вод;

– уровень планировки;

– условные обозначения.

Для исходных данных таблиц 6 – 8 по результатам задач 1-3 построим инженерно-геологический разрез по скважинам 1 – 3.

Таблица 7 Таблица 8

Расстояние между скважинами Отметки устья скважин

№ варианта	Расстояние между скважинами, м
9	23

№ варианта	Скв.1	Скв.2	Скв.3
5	223,54	222,12	222,99

Таблица 9

Вариант	№ слоя	Мощность слоя по скважинам, м
		1	2	3
5	1	2	2,5	3,5
	2	6	5,5	5,0
	3	1,0	2,0	2,0