Оценка инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства.

Вычисляем необходимые показатели свойств и состояния грунтов по исходным характеристикам. Результаты вычислений представлены для всех слоев в таблице 1.4

 

Таблица 2.4 - Показатели свойств грунтов

№ сл.	pd, т/м3	n, %	е	Sr	Ip %	Il	γ1/ γ2 кН/м3	γs кН/м3	Rусл кПа
	1,51		0,886		12,6	0,166	18,05 21,48	28,39	378,97
	1,37	12,84	0,146		13,7	0,109	16,1 19,1	28,2	286,52
	1,6		0,724		13,4	0,149	18,24 21,38	27,27	384,83

 

Примечание: Наименование грунта по ГОСТ 25100-95:

1-й слой - насыпной грунт. На площадке изысканий имеет распространение, сложен дресвяно – щебенистым, суглинистым материалом с примесью строительного мусора, металлолома. Насыпные грунты образовались при планировке площадки и процессе строительства.

2-й слой суглинок элювиальный, бурого цвета, преимущественно твердый, тяжелый. Распространен практически повсеместно.

3-й слой - суглинок элювиальный, бурого цвета, твердый, с прослойками и линзами полутвердого, тяжелый, участками древесный, высокопористый.

4-й слой - суглинок элювиальный, твердый, с прослойками полутвердого, слабоструктурный. Распространен практически повсеместно.

5-й слой – скальный грунт сланцев, сильновыветрелый, от пониженной до низкой прочности. Распространен практически повсеместно.

Слой – 2 – суглинок

Число пластичности: I_p = W_l– W_p= 40,5 – 27,9 = 12,6 %

Плотность сухого грунта: p_d = p_n / (1+ 0,01w) = 1,97 / (1+0,01· 30) = 1,51 т/м³

Пористость и коэффициент пористости:

n= (1- p_d / p_s) · 100 = (1-1,51 / 2,89) ∙ 100 = 47%

e = n / (100 –n ) = 47 / (100-47) = 0,886

Показатель текучести: I_p = W- W_p / W_l– W_p= 30 – 27,9 / 12,6 =0,166

Расчетные значения удельного веса и удельного веса частиц:

γ₁= ρ₁ ∙g = 1,84 ∙ 9,81=18,05 кН/м³

γ₂= ρ₂ ∙g = 2,19 ∙ 9,81=21,48 кН/м³

γ_s= ρ_s∙g = 2.89 ∙ 9,81=28,3 кН/м³

M_γ=0,56 ; M_g=3,24 ; Mc=5,84 ;

R_усл = γ_с1∙γ_с2 / k {M_γ¹∙ k_z∙ γ_2sb+ M_g¹ [ d_w∙ γ₂¹ + ( 2- d_w) ∙ γ₂] + M_c∙c₂¹}

R_усл = 1,0 ∙1 / 1{0,56 ∙ 1 ∙ 21,48 + 3,24 [ 21,48 + 2,6 ∙ 21,48 ] + 5,84∙ 39 = 378,97 кПа

Слой – 3 – суглинок

Число пластичности: I_p = W_l– W_p= 46,2 – 32,5 = 13,7 %

Плотность сухого грунта: p_d = p_n / (1+ 0,01w) = 1,84 / (1+0,01· 34) = 1,37 т/м³

Пористость и коэффициент пористости:

n= (1- p_d / p_s) · 100 = (1-1,37 / 2,88) ∙ 100 = 53%

e = n / (100 –n ) = 53 / (100 - 53) = 1,127

Показатель текучести: I_p = W- W_p / W_l– W_p= 34 – 32,5 / 13,7 =1,109

Расчетные значения удельного веса и удельного веса частиц:

γ₁= ρ₁ ∙g = 1,65 ∙ 9,81=16,1 кН/м³

γ₂= ρ₂ ∙g = 1,95 ∙ 9,81=19,1 кН/м³

γ_s= ρ_s∙g = 2.88∙ 9,81=28,2 кН/м³

M_γ = 0,12 ; M_g= 1,43 ; Mc = 2,76 ;

R_усл = γ_с1∙γ_с2 / k {M_γ¹∙ k_z∙ γ_2sb+ M_g¹ [ d_w∙ γ₂¹ + ( 2- d_w) ∙ γ_2sb] + M_c∙c₂¹}

R_усл = 1,0 ∙1/1 {0,12 ∙ 1 ∙ 19,1 + 1,43 [ 19,1 + 4,7 ∙ 19,1 ] + 2,76 ∙ 45 = 286,52 кПа

Слой – 4 – суглинок

Число пластичности: I_p = W_l– W_p= 38,4 – 25 = 13,4 %

Плотность сухого грунта: p_d = p_n / (1+ 0,01w) = 2,04 / (1+0,01· 27) = 1,606 т/м³

Пористость и коэффициент пористости:

n= (1- p_d / p_s) · 100 = (1- 1,606 / 2,78) ∙ 100 = 42%

e = n / (100 –n ) = 42 / (100 - 42) = 0,724

Показатель текучести: I_p = W- W_p / W_l– W_p= 27 – 25 / 13,4 =1,149

Расчетные значения удельного веса и удельного веса частиц:

γ₁= ρ₁ ∙g = 1,86 ∙ 9,81=18,24 кН/м³

γ₂= ρ₂ ∙g = 2,18 ∙ 9,81=21,38 кН/м³

γ_s= ρ_s∙g = 2.78 ∙ 9,81=27,27 кН/м³

M_γ = 0,43 ; M_g= 1,73 ; Mc = 2,78 ;

R_усл = γ_с1∙γ_с2 / k {M_γ¹∙ k_z∙ γ_2sb+ M_g¹ [ d_w∙ γ₂¹ + ( 2- d_w) ∙ γ_2sb] + M_c∙c₂¹}

R_усл = 1,0 ∙1/1 {0,43∙1∙21,38 + 1,73 [ 21,38 + 6,3 ∙21,38 ] + 2,78 ∙ 38 =384,83 кПа

 

2.5. Расчет и проектирование варианта фундамента на естественном основании.

Определяем глубину заложения фундамента в соответствии с учетом трех факторов:

Первый фактор – учет глубины сезонного промерзания грунта, дляt_вн=20°;

Грунты основания непучинистые, поэтому глубина заложения фундамента d от отметки планировки DL не зависит от расчетной глубины промерзания.

Второй фактор– учет конструктивных особенностей здания, H_ф =3,2 м;

Третий фактор – инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки. С учетом этих факторов принимаем глубину заложения от поверхности планировки, H_ф =3,2 м. Заглубление в несущий слой должно быть не менее 0,5м.

Площадь A_тр подошвы фундамента определяем по формуле:

A_тр = N / R_усл – γ_mt ∙ d =› A_тр = 114 / 286,52 – 20,0 ∙ 3,5 = 1,2 ∙ 1,0 м

Ширина фундамента b = 1,2 ∙ 1,0

Рис.2.5. - Чертеж фундамента и эпюра контактных давлений по его подошве

 

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах:

G_fun2 = V_fum∙ γ_b∙ γ_f = 1,65 ∙ 24 = 39,6 кН

V_g = lbd - V_fum = 1,2 ∙ 1,0 ∙ 3,2 – 1,65 = 2,19 кН

G_fun2 = V_g∙ к_p3 ∙ γ₂∙ γ_f = 2,19 ∙ 0,95 ∙ 19,1 ∙ 1 = 44,68 кН

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

N_tot = 114,0 + 39,6 + 44,68 = 198,0 кН/м ,

Определяем P_2mt .

P_2mt = 198,0 / 1,2 ∙ 1,0 = 165,0 кПа <R = 286,52 кПа.

Все условия ограничения давлений выполнены.

Для расчета осадки фундамента методом послойного суммирования составляем расчетную схему, совмещенную с геологической колонкой по оси фундамента В.

Напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундаментапри планировке срезкой в соответствии со СНиП 2.02.01-83

σ_zg,0 = [γ₂ ∙ d_w + γ_sb2 (d- d_w)] = [ 21,48 + 9,9 ∙3,2 ] = 31,68 кПа.

Дополнительное вертикальное давление на основание от внешней нагрузки на уровне подошвы фундамента

σ_zg,0 = P₀ = P_2mt- σ_zg,0 = 165,0 – 31,68 = 133,0 кПа.

hi = 0,2 * 1,2 * 1,0 = 0,24 м;

Для удобства пользования указанной таблицей из условия

ξ = 2 h_i/ b = 0,5 = 2 * 0,24 / 1,2 = 0,4 принимаем толщину элементарного слоя грунта hi = 0,2 * 1,2 * 1,0 = 0,24 м;. Значения коэффициента α устанавливаем по табл.3.2. СНиП 2.02.01-83

Таблица 2.5. - Определение осадки

zi, м	ξ=2zi/b	zi+d, м	α	σzp=αp0 кПа	σzg= σzp0 +∑ γsbi∙zi	0,2 σzg кПа	Ε, кПа
		3,20	1,000	133,0	31,68	6,33
0,24	0,4	3,44	0,970	129,0	36,83	7,36
0,48	0,8	3,68	0,840	111,7	41,99	8,39
0,72	1,2	3,92	0,669	88,97	47,14	9,42
0,96	1,6	4,16	0,449	59,71	52,30	10,46
1,2	2,0	4,40	0,336	44,68	57,45	11,49
1,44	2,4	4,64	0,257	34,18	62,61	12,52
1,68	2,8	4,88	0,201	26,73	67,76	13,55
1,92	3,2	5,12	0,160	21,28	72,92	14,58
2,16	3,6	5,36	0,131	17,42	78,07	15,61
2,4	4,0	5,60	0,108	14,36	82,23	16,04
2,64	4,4	5,84	0,091	12,10	88,38	17,67
2,88	4,8	6,08	0,077	10,24	93,54	18,71
3,12	5,2	6,32	0,067	8,91	98,69	16,19
3,36	5,6	6,56	0,058	6,78	103,85	16,95
3,6	6,0	6,80	0,051	7,71	109,0	17,71
3,84	6,4	7,04	0,045	5,98	114,16	18,47
4,08	6,8	7,28	0,040	5,32	119,31	19,22
4,32	7,2	7,52	0,036	4,78	124,47	19,98
4,56	7,6	7,76	0,032	4,25	129,6	20,75
4,8	8,0	8,0	0,029	3,85	134,78	21,50
5,04	8,4	8,24	0,026	3,45	139,9	22,26

 

Эпюра контактных давлений по подошве фундамента приведена на рис.2

Осадку основания определяем по формуле:

S = β ∙ h ∑ σ_zp.i / Ε_i

S = 0,8 ∙ 0,24 [ 1 / 8600 ∙ ( 133,0 / 2 + 129,0 + 117,72 + 88,97 + 59,71 / 2) +

+ 1 / 18200 ( 57,45 / 2 + 62,61 + 67,76 + 72,92 + 78,07 + 83,23 + 88,38 +

+ 93,54 + 98,69 + 103,85 + 109,0 + 114,16 + 119,31 + 124,47 + 129,6 + 134,78 + 139,9 / 2 ] = 0,192 ( 0,0495 + 0,0867 ) = 0,026 м ~ 2,6 см

Условие S = 2,6 см <S_u = 8,0 см – выполняется,

где (значение S_u = 8,0 см принято по таблице прил.4 к СНиП 2.02.01-83*)

 

 

 

Рис.2.6. - Расчетная схема распределения напряжений в основании

фундамента по оси В

 

Площадь A_тр для подошвы фундамента по оси Е-27 определяем по формуле:

A_тр = N / R_усл – γ_mt ∙ d =› A_тр = 114,0 / 384,83 – 20,0 ∙ 3,6 = 0,8 ∙ 1,0 м

Ширина фундамента b = 0,8 ∙ 1,0

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах:

G_fun2 = V_fum∙ γ_b∙ γ_f = 0,4 ∙ 24 = 9,6 кН

V_g = lbd - V_fum = 0,8 ∙ 1,0 ∙ 3,6 – 0,4 = 2,48 кН

G_fun2 = V_g∙ к_p3 ∙ γ₂∙ γ_f = 2,48 ∙ 0,95 ∙ 21,38 ∙ 1 = 50,60 кН

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

N_tot = 114,0 + 9,6 + 50,60 = 174,2 кН,

Определяем P_2mt .

P_2mt = 174,2 / 0,8 ∙ 1,0 = 217,75 кПа <R = 384,83 кПа.

Все условия ограничения давлений выполнены.

Площадь A_тр для подошвы фундамента по оси Б-10 определяем по формуле:

A_тр = N / R_усл – γ_mt ∙ d =› A_тр = 114,0 / 286,52 – 20,0 ∙ 3,2 = 1,2 ∙ 1,0 м

Ширина фундамента b = 1,2 ∙ 1,0

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах:

G_fun2 = V_fum∙ γ_b∙ γ_f = 1,65 ∙ 24 = 39,6 кН

V_g = lbd - V_fum = 1,2 ∙ 1,0 ∙ 3,2 – 1,65 = 2,19 кН

G_fun2 = V_g∙ к_p3 ∙ γ₂∙ γ_f = 2,19 ∙ 0,95 ∙ 19,1 ∙ 1 = 44,68 кН

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

N_tot = 114,0 + 39,6 + 44,68 = 198,28 кН

Определяем P_2mt .

P_2mt = 198,28 / 1,2 ∙ 1,0 = 165,2 кПа <R = 286,52 кПа.

Все условия ограничения давлений выполнены.