Тема №3 Деформация оснований и фундаментов

Лекция №7 ОСАДКА ОСНОВАНИЙ

Учебные вопросы

•1. Деформация оснований.

•2. Причины возникновения и виды неравномерных осадок.

•3. Осадка оснований при сплошной нагрузке.

Предельные состояния

•1-я группа: основание разрушается, а сооружение опрокидывается или сдвигается

•Выполняются следующие расчеты:

•-по несущей способности основания;

•- по прочности фундаментов;

•- по устойчивости формы и положения (сдвиг, опрокидывание, положение равнодействующей приложения сил).

•2-я группа: возникают деформации или смещения, являющиеся причинами снижения эксплутационных характеристик (допустимой скорости, веса поезда и т.д.)

•-расчет осадки;

•- расчет горизонтального смещения;

•- расчет угла поворота.

1. Деформации оснований

КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕФОРМАЦИЙ: а) по причине возникновения:

•от внешней нагрузки;

•не связанные с внешней нагрузкой.

б) по направлению развития:

•вертикальные

•горизонтальные

•угловые (перекос гибкого сооружения)

в) по характеру изменения структуры грунта:

•осадки – деформации в результате уплотнения без коренного изменения структуры;

•просадки (замачивание, оттаивание) – с изменением структуры;

•набухание и усадки, связанные с изменением объема грунтов при изменении влажности, температуры, замерзании и оттаивании и пр.;

•оседания – деформации поверхности земной коры.

г) по представлению в расчетах:

•абсолютная осадка S

•средняя осадка S

•относительная неравномерность осадок двух фундаментов S/L ( S=S2-S1).

•крен фундамента сооружения i или угол поворота w

•относительный прогиб или выгиб f/L (отношение стрелы прогиба или выгиба к длине изгибаемого сооружения).

д) по характеру восстановления прежней формы:

•осадки упругие;

•осадки неупругие (остаточные).

е) по степени завершенности:

•неполные – нарастающие по величине, нестабилизированные;

•полные (конечные).

ж) по равномерности нарастания:

•равномерные;

•неравномерные (очень опасны, т.к. вызывают дополнительные напряжения, сооружение может накрениться или разрушиться).

2. ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И ВИДЫ НЕРАВНОМЕРНЫХ ОСАДОК

Осадку любого сооружения можно представить как сумму из следующих осадок:

•осадка основания в результате уплотнения грунтов после загружения фундамента;

•осадка вследствие разуплотнения верхних слоев грунта у дна котлована из-за уменьшения интенсивности напряженного состояния в результате его разработки;

•осадка выпирания в результате выдавливания грунта из-под подошвы фундамента при развитии зон пластичных деформаций;

•осадка расструктурирования вследствие нарушения природной структуры грунта во время строительных работ, обуславливает увеличение сжимаемости;

•осадка, образующаяся в период эксплуатации сооружения в результате просадки, набухания и т.п. изменения напряженного состояния грунтов из-за постройки сооружения.

Осадки уплотнения

а) Неоднородность основания обуславливается следующими факторами:

•наличием выклинивающихся и линзообразных слоев грунта;

•различной толщиной пластов;

•неодинаковой плотностью сложения основания;

•конструктивными формами и глубиной заложения различных частей фундамента .

•неодинаковой уплотняемостью грунта во времени из-за неодинаковой скорости консолидации и ползучести под различными частями ИССО.

б) Неоднородность напряженного состояния основания обуславливается следующими факторами:

•неравномерной загрузкой фундаментов, в связи с чем для уменьшения давления у более нагруженного фундамента увеличивать площадь, что приводит к различному НДС и различной осадке фундаментов;

•влиянием соседних фундаментов;

•неравномерность осадок частей фундамента из-за неравномерности загружения в процессе строительства.

Неравномерные осадки разуплотнения

•проявляются, как правило, при глубинах котлованов более 5 м. разуплотнение грунта происходит в центре больше, чем по краям,

•При глубине котлована до 5 м эти осадки незначительны, проявляются на стадии строительства до возведения наземных конструкций.

Осадки выпирания

•проявляются даже при небольших нагрузках под краями фундамента, где образуются зоны пластических деформаций.

•При дальнейшем росте нагрузки зоны пластических деформаций увеличиваются и возникает опасность выпирания грунта из-под подошвы

Неравномерные осадки расструктуривания

Развитие осадок зависит от:

способа выполнения котлованных работ и их продолжительность до обратной засыпки пазух фундаментов;характера водоотлива; мероприятий по сохранению природной структуры грунта.

а) метеорологическое воздействие проявляется в виде:

•промерзания и оттаивания;

•размягчения и набухания;

•высыхания и усадки.

б) Неблагоприятное воздействие подземных вод и газов гидростатическое давление в водопроницаемом слое подстилающего грунта,

•гидродинамическое давление фильтрационного потока, который вызывает набухания грунта;

•механическая суффозия - перемещение под действием фильтрационного потока более мелких частиц между более крупными частицами, что образует вынос их разрыхления;

•фильтрационный выпор - движение грунтов вверх под действием фильтрационного потока;

•химическая суффозия - процесс растворения минеральных частиц скелета грунта;

•выделение имеющихся в воде пузырьков газов. Пузырьки газов могут вызывать нарушение природной структуры слабофильтрующих грунтов (илов, супесей, суглинков).