2.2. Порівняльна оцінка основи фундаменту, що підсилюється.

Оцінку ґрунтових умов необхідно виконувати відповідно до вимог СНиП 2.02.01-83, ДСТУ Б В.2.1-2-96 “Ґрунти. Класифікація”.

По даним додаткових інженерно-геологічних вишукувань необхідно додатково провести контрольну оцінку характеристики ґрунтових умов майданчика забудови. При цьому на період обстеження виконують необхідні додаткові розрахунки та оцінки для кожного ІГЕ в скороченому вигляді, посилаючись на отримані дані. В разі відсутності таких даних можна виконати попередні зага льні визначення, враховуючи вказівки СНиП 2.02.01-83.

За ІГЕ приймають окремий шар ґрунту (при наявності в одному з них рівня ґрунтових вод, його необхідно розділити на два ІГЕ). При цьому можна прийняти наступний порядок викладення опису та розрахунків з врахуванням виду ґрунту.

Приклад:

ІГЕ-1 – насипний ґрунт: пісок дрібний з лінзами та прошарками супісків і суглинків, в твердому стані, ущільнений, з включенням дрібних залишків будівельних конструкцій, битої цегли, шлаку та будівельного сміття (до 10%). Він залягає вище підошви фундаментів в межах колишнього будівельного котловану, його товщина складає 1.85 м (ця величина включає і товщину конструкції підлоги до 150 мм). В процесі експлуатації змін насипного ґрунту не відбулось, як і не передбачається в подальшому. Він розглядається як злежалий.

Питома вага ґрунту (визначається з точністю до 0.01 кН/м³ по величині щільності, яка визначається в лабораторії):

.

ІГЕ-2 – (розглянемо, як приклад, вид пилувато-глинистого ґрунту) – пилувато-глинистий ґрунт, потужністю 2.5 м. Має такі характеристики (приймається по лабораторним визначенням): ₂ = 1.91 т/м³, _s.2 = 2.68 т/м³, W₂ = 0.19, W_P.2 = 0.17, W_L.2 = 0.22.

1. Визначаємо назву глинистого ґрунту по величині числа пластичності I_P.2:

По табл. Б 11 додатку ДСТУ Б В.2.1-2-96 даний ґрунт є супіском, так як виконується умова:

2. Стан глинистого ґрунту визначають за величиною показника текучості I_L.2:

, точність визначення до 0.01.

По табл. Б 14 додатку Б ДСТУ Б В.2.1-2-96 визначають стан глинистого ґрунту. Це буде супісок пластичний, так як (необхідно звернути увагу, що для суглинків та глин поділ в зоні пластичного стану більш детальний).

Інші показники фізичних властивостей визначаються так:

3. Питома вага ґрунту ₂:

4. Коефіцієнт пористості е₂:

5. Коефіцієнт водонасичення S_r:

6. Нормативні показники міцності  і с визначаємо умовно (S_r = 0.76  0.8) за табл. 2 додатку 1 СНиП з врахуванням, що вони мають I_L.2 = 0.40 та е₂= 0.670, по інтерполяції:

а) величина ₂ по рядку з , табл.2:

	е = 0.65	е = 0.67	е = 0.75
, град	24	2	21

б) величина с₂ по рядку з , табл.2:

	е = 0.65	е = 0.67	е = 0.75
с, кПа	13	с2	11

кПа.

7. Модуль деформації Е визначається за табл. 3 додатку 1 СНиП за тими ж умовами. Цей супісок розглядаємо як алювіальний, тобто такий, що відноситься до першої групи глинистих ґрунтів четвертинної системи, що наводяться в таблиці. Для супісків з умови маємо (тут один рядок в таблиці, тоді як для суглинків і глин їх декілька):

	е = 0.65	е = 0.67	е = 0.75
Е, МПа	16	Е2	10

.

ІГЕ-3 – піщаний ґрунт, що має потужність 4.1 м та такі основні показники, що визначені в лабораторії:  = 1.78 т/м³, _s = 2.65 т/м³, W = 0.06. Для піску гранулометричний склад, що визначений при ситовому аналізі, не приводиться, а дана назва цього піску по крупності. Наприклад, це дрібний пісок.

Визначимо додаткові (розрахункові) характеристики та дамо класифікаційну оцінку цим піскам.

1. Щільність ґрунту в сухому стані – скелету ґрунту _d:

. Точність визначення – 0.01 т/м³ (г/см³).

2. Питома вага ґрунту ₃: .

3. Коефіцієнт пористості е₃: .

По табл. Б.18 ДСТУ дрібні піски, що мають е = 0.577 < 0.6 додатково називаються щільними. Якщо коефіцієнт пористості е знаходиться в межах 0.60…0.75, то дрібні піски відносять до середньої щільності, а при е > 0.75 – до пухких (останні як природна основа використовуватися не можуть). Для інших видів піску ці границі змінюються.

4. Коефіцієнт водонасичення Sr₃: .

Всі піски та крупно-уламкові ґрунти по табл. Б17 ДСТУ додатково поділяються за величиною Sr:

Характеристика ґрунту по величині Sr
0 < Sr  0.5	Малого ступеню водонасичення
0.5 < Sr  0.8	Середнього ступеню водонасичення
0.8 < Sr  1.0	Насичений водою

В даному випадку дрібні піски будуть малого ступеню водонасичення, так як 0<Sr=0.28<0.50.

Таким чином, повна назва ґрунту ІГЕ-3: дрібний пісок, щільний, малого ступеню водонасичення.

5. Величини с і , що характеризують міцність цього піску, як нормативні показники, визначаємо на основі фізичних характеристик табл. 1 додатку 1 СНиП 2.02.01-83, враховуючи різновид піску (пісок дрібний) та його коефіцієнт пористості (е₃ = 0.577). Так як в таблиці приведені наближені дані для е = 0.55 та е = 0.65 кут внутрішнього тертя та питоме зчеплення визначаємо за інтерполяцією:

а) величини ₃ при е₃ = 0.577 для дрібного піску:

	е = 0.55	е = 0.577	е = 0.65
, град	36	3	32

;

б) величини с₃ при е₃ = 0.577 для дрібного піску:

	е = 0.55	е = 0.577	е = 0.65
с, кПа	4.0	с3	2.0

.

Зауваження: в тих випадках, коли в таблиці для заданих характеристик значення с та  відсутні, або виходять за межі вказаних значень в проекті умовно величину е приймаємо для крайнього значення. Про це необхідно зробити запис в пояснювальній записці.

6. Модуль деформації Е для дрібного піску при е= 0.577 визначається як нормативна величина за тією ж таблицею СНиП:

	е = 0.55	е = 0.577	е = 0.65
Е, МПа	38.0	Е3	28.0

.

Таке ж зауваження приймається і при визначенні Е у випадках більшого чи меншого значення Е, що є в таблиці.

Коефіцієнт водонасичення нижче рівня WL буде Sr_3a = 1.0 (пісок насичений водою). Тоді з його визначення маємо:

Вологість водонасиченого ґрунту W_sat.3a (максимальна вологість W_max.3a для цього стану піску за щільністю) звідси дорівнює:

Щільність ґрунту у водонасиченому стані _3а буде:

Питома вага ґрунту _3а:

Щільність ґрунту в завислому (у виваженому) стані: ^І_3а:

Питома вага ґрунту в завислому (у виваженому) стані ^І_3а:

Ця ж величина могла бути отримана без проміжних розрахунків:

По табл. 1 додатку 1 СНиП 2.02.01-83 видно, що перехід дрібного щільного піску від малого ступеню водонасичення до насиченого водою не впливає на його показники механічних властивостей, тобто залишаються: _3а = 34.9 град, с_3а=3.5 кПа, Е_3а = 35.3 МПа (це нормативні величини). Розрахунок за схемою ІГЕ-3а виконують, коли в шарі піску є WL.

Примітка: якщо ґрунтові знаходяться в пилувато-глинистому ґрунті, то додатково необхідно уточнити його стан нижче WL за формулою (W_L, W_P, I_P, e – зберігають свою величину; Sr = 1.0, а _sat i ^I вираховується як для піску): I_L = (_s/e – W_P)/ I_P. Після цього визначають с, , Е як для пилувато-глинистого ґрунту (див. розрахунок ІГЕ-2).

Отримані дані зводяться в таблицю нормативних фізико-механічних показників ґрунтів основи, в якій відображаються: номер ІГЕ, повна назва ґрунту, , _s, W, W_L, W_P, I_P, I_L, Sr, e ,, _sat, ^I, , Е.

Розрахункові величини фізико-механічних характеристик ґрунту , с, Е вираховують для кожного граничного стану за формулами:

а) для ІІ-го граничного стану (розрахунки за деформацією основи): ^ІІ=_n/_g; с^ІІ=с_n/_g; ^ІІ=_n/_g; Е=Е_n/_g,

де _n, c_n, _n, E_n – нормативні показники ґрунтів майданчика, що занесені до таблиці; _g= 1.0 для всіх випадків. Для Е індекс ІІ не вказують, так як модуль деформації можна використовувати тільки для розрахунків за ІІ-м граничним станом;

б) для І-го граничного стану (розрахунок за несучою здатністю ґрунту): ^І=_n/_g.; с^І=с_n/_g.с; ^І=_n/_g.;

де величину коефіцієнта надійності _g можна прийняти _g.=1.05 (за досвідом), _g.с=1.5 для всіх типів ґрунтів; для пісків _g.=1.1, для пилувато-глинистих ґрунтів _g.=1.15.і

Отримані дані заносяться до таблиці розрахункових величин фізико-механічних показників ґрунту основ (форма таблиці зберігається, де окремо приводяться для ІІ-го та І-го граничного стану відповідно: _ІІ, c_ІІ, _ІІ, E та _І, c_І, _І:.

Після цього проводять аналіз та записують висновки: по-перше, які ґрунти за результатами додаткових вишукувань залягають в основі та яка їх загальна оцінка за надійністю експлуатації будівлі (споруди), що розглядається (можливе припущення); по-друге, чи відповідають розвідані ґрунтові умови раніше прийнятим при проектуванні фундаментів.