Петраков и др. Осн.ифунд. в СИГУ

толщина верхнего ослабленного дополнительным выветриванием слоя элювиального грунта, который подлежит механическому уплотнению или удалению с последующим устройством уплотненных грунтовых распределительных подушек.

Обычно снижение прочности элювиальных грунтов в верхней (открытой) зоне толщиной 0,5..1,0 м наиболее интенсивно протекает начальный 1-2 месячный период после отрывки котлована. Наиболее значительно снижение прочности происходит в результате промерзания и оттаивания основания в условиях повышенной влажности.

Количественная оценка степени выветривания скального элювия производится по коэффициенту выветривания kur, который определяется по формуле:

В формуле (2):

ρr – плотность частиц грунта;

ρ – плотность выветренного грунта.

Скальные элювиальные грунты по значению коэффициента выветриваемости kuw подразделяются на: невыветренные (1), слабовыветренные (1..0,9), выветренные (0,9..0,8), сильновыветренные (рухляки – менее 0,8).

при подъеме уровня подземных вод или систематического замачивания в пылеватоглинистых элювиальных грунтах карбонатных пород развиваются суффозионные процессы, сопровождающиеся просадкой основания.

Глубина сжимаемой толщи для элювиальных нескальных грунтов, представленных разнородным зерновым составом от глыбо-щебенистых до пылевато-глинистых должна устанавливаться при условии ограничения ее глубины, исходя из ниже приведенных

отношений ZP .

Zg

При расчетных деформациях основания, сложенного элювиальным грунтом, превышающих допустимые, следует предусматривать:

-устройство уплотненных грунтовых распределительных подушек из песка, гравия, щебня или крупнообломочных грунтов с обломками исходных горных пород, в частности при неровной поверхности скальных грунтов;

-удаление из верхней зоны основания включений скальных пород, полную или частичную замену рыхлого заполнителя "карманов" и гнезд выветривания в скальных грунтах щебнем, гравием или песком с уплотнителем;

-применение конструктивных мер защиты фундаментов и сооружений от неравномерных осадок грунтов.

В проектах оснований и фундаментов должна предусматриваться защита элювиальных грунтов от разрушения атмосферным воздействием и водой в период устройства котлованов. Для этой цели следует применять водозащитные мероприятия, не допускать перерывов в устройстве оснований и последующем возведении фундаментов, предусматривать недобор грунта в котловане.

Величину недобора грунта в котловане следует принимать: для пылевато-глинистых аргиллито-алевролитовых грунтов 0,3м, для магматических пылевато-глинистых и песчаных,

атакже крупнообломочных аргиллито-алевролитовых грунтов – 0,2м, для прочих видов грунтов – 0,15м.

При наличии в элювиальных грунтах осадочных пород пологозалегающих углистых и сажистых прослоев, выходящих на отметку заложения подошвы фундаментов, величина недобора должна приниматься не менее 0,5м.

При длительном производстве работ следует применять поверхностное уплотнение элювиальных грунтов на отметке подошвы фундаментов на глубину до 0,5м. При высокой влажности глинистых и пылеватых песчаных грунтов перед уплотнением следует покрывать слоем щебня скальных пород толщиной 0,3м.

Расчетной схемой сооружения на основании, сложенном элювиальными грунтами, является конструкция на неравномерно сжимаемом основании. Коэффициенты жесткости неравномерно сжимаемого основания вычисляется для расчетных сечений в плане здания по деформационным характеристикам грунтов, величины которых приводятся в материалах инженерно-геологических изысканий.

ЛЕКЦИЯ № 13. Фундаменты сооружений на засоленных грунтах

(2 часа)

Основания, сложенные засоленными грунтами должны проектироваться с учетом их особенностей, обуславливающих:

-образование при длительной фильтрации воды и выщелачивании солей суффозионной осадки SSf ;

-изменение в процессе выщелачивания солей физико-механических свойств грунта, сопровождающееся, как правило, снижением его прочностных характеристик;

-набухание или просадку грунтов при замачивании;

- повышенную агрессивность подземных вод к материалам подземных конструкций за счет растворения солей, содержащихся в грунте.

К засоленным грунтам относятся крупнообломочные, песчаные и пылевато-глинистые грунты, в которых суммарное содержание легкорастворимых и среднерастворимых солей не менее величины, указанной в таблице:

К легкорастворимым солям относятся: хлориды NaCl, KCl, CaCl2, MgCl2; бикарбонаты Na HCO3, Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2; карбонат натрия Na2CO3; сульфаты магния и натрия

MgSO4, NaSO4. К легкорастворимым солям также относится; CaSO4*2H2O. Суффозионная осадка основания SSf, сложенного засоленными грунтами, определяется

по формуле:

где Sf ,i - относительное суффозионное сжатие грунта i-го слоя при давлении Р,

равным суммарному вертикальному напряжению на рассматриваемой глубине от внешней

нагрузки Zр и собственного веса грунта Zg ;

а) при полевых испытаниях статической перегрузкой с длительным замачиванием по формуле:

где SSf - суффозионная осадка штампа при давлении ρ= Zр + Zg ;

dP - зона суффозионной осадки основания под штампом;

б) при компрессионно-фильтрационных испытаниях:

hng - высота образца природной влажности при ρ= Zg ;

hsat, - высота того же образца после замачивания (полного водонасыщения) при

давлении ρ= Zр + Zg ;

hsf , p - высота того же образца грунта после длительной фильтрации воды и выщелачивании солей при давлении Р.

Зависимость суффозионной осадки SSf от давления приводится на рис. 13.1. За

начальное

Рис. 13.1 Зависимость суффозионной осадки SSf от давления.

давление суффозионного сжатия принимается давление РSf , при котором SSf =0,01.

Расчетное значение SSf допускается принимать равным нормативному значению при

коэффициенте надежности по грунту g =1.

Расчет суффозионной осадки основания, сложенного грунтами с легкорастворимыми солями и загипсованными песками, следует выполнять в пределах зоны суффозионной осадки, условно ограничиваемой глубиной сжимаемой толщи НС, определяемой для обычных грунтовых условий.

При расчете суффозионных осадок оснований, сложенных загипсованными пылеватоглинистыми грунтами, принимается, что:

-длина зоны Hl, в пределах которой возможно выщелачивание гипса, ограничена

условием предельного насыщения фильтрующей жидкости C Cm , где С – концентрация насыщения фильтрующей воды гипсом, Т/м3;

-в процессе фильтрации происходит развитее выщелачиваемой зоны, т.е. увеличивается ее длина и уменьшается содержание гипса в грунте в направлении фильтрационного потока;

-суффозионная осадка основания имеет место только в пределах выщелачиваемой зоны и нарастает по мере ее развития.

Высота зоны Н, в которой определяется суффозионная осадка (рис. 13.2), определяется из следующих условий: вычисляется высота зоны суффозионной осадки НС из условия

равенства на глубине НС суммарного давления Zр + Zg начальному давлению

суффозионного сжатия РSf . По специальной методике рассчитывается длина зоны

суффозионного выщелачивания Hl. Величина суммирования в формуле (1) принимается: Н =Hl, если Hl< НС; Н= НС, если Hl >НС.

Рис. 13.2 Схема к определению суффозионной осадки.

При возможности горизонтальной фильтрации и выщелачивании загипсованного пылевато-глинистого грунта, длина выщелачивания Hl (рис. 13.3б) определяется как расстояние по горизонтали под подошвой фундамента от входного участка фильтрационного потока. При этом неравномерность осадки под подошвой фундамента оценивается по схеме основания с переменным коэффициентом жесткости.

Рис. 13.3 Характер выщелачивания грунта основания.

Относительное суффозионное сжатие для глинистых загипсованных грунтов допускается определять по эмпирической формуле:

b1 - коэффициент, зависящий от вида грунта, содержания гипса и давления;

di - количество оставшегося в твердой фазе гипса в i-м слое на расчетный момент времени t определяется по формуле:

di d0i (Zi )(1 e Xi qi eqi ) 1 , (6)

где d0i - начальное массовое содержание гипса в i-том слое, доли единицы; zi – координата середины i - го слоя, м;

- приведенное время;

xi – приведенная координата для середины i - го слоя; qi – приведенная масса.

Коэффициенты жесткости суффозионного основания вычисляются по формуле:

В расчетной схеме (рис. 13.4) коэффициент жесткости в плане фундамента изменяется

от минимального значения Сsf до максимального значения С на длине зоны выщелачивания

Hl.

Рис. 13.4 Расчетная схема к определению коэффициента жесткости суффозионного основания.

При расчетных деформациях основания, сложенного засоленными грунтами, больше предельных или недостаточной несущей способности основания (прочностные характеристики определяются для грунта, подверженного длительной фильтрации) должны предусматриваться водозащитными мероприятиями и в случае необходимости следующие меры:

-конструктивные мероприятия;

-частичная или полная прорезка засоленных грунтов с устройством подушек из глинистых грунтов;

-прорезка толщи засоленных грунтов глубокими фундаментами;

-закрепление или уплотнение грунтов;

-предварительное рассоление грунтов;

-комплекс мероприятий, воплощающий водозащитные мероприятия, конструктивные мероприятия, а также устройство грунтовых подушек.

При высокой степени засоления грунтов рекомендуется применять следующие мероприятия:

-прекращение или замедления движения фильтрационного потока (глинистые, силикатные, битумные, цементные, водонепроницаемые завесы);

снижение растворяющей способности грунтовых вод – искусственное насыщение фильтрационного потока солями.

ЛЕКЦИЯ № 14. Фундаменты сооружений на насыпных грунтах

(2 часа)

Основания, сложенные насыпными грунтами, должны проектироваться с учетом их значительной неоднородности по составу, неравномерной сжимаемости, возможности самоуплотнения, особенно при вибрационных воздействиях, изменении гидрогеологических условий, замачивании, а также за счет разложения органических включений.

В насыпных грунтах из шлаков и глин необходимо учитывать возможность их набухания при замачивании водой или химическими отходами производства.

Искусственные насыпные и намывные грунты включают: типы отсыпных или намытых грунтов природного происхождения и отходов производственной и хозяйственной деятельности человека. Различают сложившиеся (процесс уплотнения закончился) и несложившейся (процесс уплотнения продолжается) грунты.

Ориентировочные периоды времени, необходимые для самоуплотнения песчаных грунтов от их собственного веса (процесс уплотнения закончился), приведены в табл. 14.1.

В зависимости от состава и характера происхождения различают насыпные грунты, отходы производств и бытовые отходы.

Насыпные грунты состоят из минералов природного происхождения, первоначальная структура которых изменена в результате разработок и вторичной укладки. К ним относятся нарушенные природные грунты, вскрышные породы, хвосты обогатительных фабрик.

Отходы производства представляют искусственные материалы, образовавшиеся в результате термической или химической обработки природных минералов. К ним относятся: шлаки, золы, золошлаки, шламы.

Бытовые отходы состоят из бытового и строительного мусора с примесями грунтов различного состава.

Неравномерная сжимаемость насыпных грунтов должна определяться по результатам полевых и лабораторных испытаний. Модуль деформации насыпных грунтов должен, как правило, определяться на основе штамповых испытаний.

Основания, сложенные насыпными грунтами, должны рассчитываться по двум группам предельных состояний (по деформациям и по прочности). Если насыпные грунты являются просадочными, набухающими или имеют относительное содержание органических веществ Iот>0,1, следует учитывать соответствующие требования по проектированию оснований и фундаментов в таких сложных условиях. При наличии в насыпных грунтах легко растворимых и среднерастворимых солей при проектировании оснований и фундаментов должна учитываться суффозионная осадка.

Полная деформация основания, сложенного насыпными грунтами, определяется суммирование:

1)осадок основания от внешних нагрузок;

2)дополнительных осадок от самоуплотнения насыпных (несложившихся)

грунтов;

3)осадок от разложений органических включений при их содержании от 0,03 до

0,10;

4)просадок подстилающих грунтов от веса насыпи и нагрузок на фундаменты. Величины осадок, длительность процесса самоуплотнения насыпи (п. 2) зависят в

основном от составляющих ее материалов: минимальные сроки самоуплотнения – в насыпях из сыпучих материалов; максимальные – в насыпях из высокодисперсных связных материалов (глинистые грунты, хвосты некоторых обогатительных фабрик с флотационным технологическим процессом) и в насыпях, содержащих органические включения и т.п.

Имеющиеся данные по наблюдению за осадками различных видов насыпных грунтов от собственного веса позволяют оценить величины их осадок (рис 14.1).

1 – хорошо уплотненный крупный песок; 2 – неуплотненная горная масса; 3 – уплотненная глина; 4 – неуплотненная глина; 5 – бытовые отбросы.

На рис. 14.2 приведены графики изменения плотности в сухом состоянии грунтов обратных засыпок во времени с середины 1972 до середины 1974 гг. Графики показывают, что процесс самоуплотнения насыпных грунтов от их собственного веса а также от воздействия работающих кранов, экскаваторов, автотранспорта проходит достаточно интенсивно.

1 – 1 м; 2 – 3 м; 3 – 4 м.

Просадки по п.4 учитываются, если уплотнение подстилающих грунтов не завершилось к моменту начала строительства. Допускается принимать, что уплотнение подстилающих грунтов от веса насыпи практически заканчивается для грунтов:

песчаных – через 1 год;

пылевато-глинистых, расположенных выше уровня грунтовых вод – через 2

года;

пылевато-глинистых, находящихся ниже уровня подземных вод – через 5 лет. На рис. 14.3 приведен график развития осадки подстилающего насыпь слоя грунта во времени. На приведенном графике отображены данные наблюдений за осадками по мере

возведения насыпи и спустя один месяц.