РАСЧЕТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЯ ОСЕВОМУ СЖАТИЮ

Задача 1

Оценка инженерно-геологических условий стройплощадки

На основе данных о грунтах в разрезе определить физико-механические свойства грунтов каждого слоя основания и результаты привести в сводной таблице 1.3, где даны все

необходимые для расчета формулы.

По результатам расчетов грунты каждого слоя классифицируются по ГОСТу.

Наименование и состояние глинистого грунта определяется по числу пластичности JP и показателю текучести JL. (Табл. 1 и табл.2, прил.). Наименование и состояние песчаного

грунта определяется по гранулометрическому составу, коэффициенту пористости е и степени влажности Sr. (табл. 3 и 4 прил.1). Особое внимание нужно обратить на слабые грунты: почвенно-растительный слой, торф, рыхлый песок и глинистые грунты с показателем текучести JL > 0,6. Такие грунты нельзя использовать как естественное основание фундамента.

Необходимо также классифицировать грунты по сжимаемости и водопроницаемости.

По сжимаемости в зависимости от величины модуля деформации Е к слабосжимаемым

относятся грунты при Е >10 МПа, к среднесжимаемым - при Е=510 МПа,

к сильносжимаемым - при Е < 5 МПа.*

К водопроницаемым грунтам относятся пески, супеси и суглинки при показателе текучести и глины при 0.5. При меньших показателях глинистые грунты слабофильтрующие и служат водоупором.

В заключение необходимо по описанию напластования грунтов, выявленного разведочными скважинами и приведенного в разрезе грунтовых условий, построить инженерно-геологическую колонку основания. На всех разрезах наносятся: шкала условных абсолютных отметок, положение уровня грунтовых вод, геологические колонки с условными обозначениями и наименованиями грунтов в соответствии с ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация».

Таблица 1.3 Сводная таблица физико-механических свойств грунтов

 

Показатели	Обозначение	Номер геологи-ческих слоев	Формула для расчетов
1-й	2-й	3-й
Удельный вес твердых частиц грунта	gs, кН/м3				Из задания
Удельный вес грунта	g, кН/м3				Из задания
Влажность грунта	w, дол. ед.				Из задания
Удельный вес скелета грунта	gd, кН/м3
Коэффициент пористости	e
Удельный вес во взвешенном состоянии	gsb, кН/м3
Степень влажности	Sr, дол. ед.
Граница раскатывания	wP, дол. ед.				Из задания
Граница текучести	wL, дол. ед.				Из задания
Число пластичности	IP, дол. ед.
Показатель текучести	IL, дол. ед.
Модуль деформации	E, МПа				Из задания
Угол внутреннего трения	j, град				Из задания
Сцепление	С, кПа				Из задания

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Таблица 1

Тип пылевато – глинистых грунтов	Число пластичности Ip	% содержания глинистых частиц
Супесь Суглинок Глина

 

Таблица 2

Разновидность пылевато-глинистых грунтов	Показатель текучести
Супеси: твердые пластичные текучие
Суглинки и глины: твердые полутвердые тугопластичные мягкопластичные текуче-пластичные текучие

 

 

Таблица 3

Разновидность крупнообломочных и песчаных грунтов по степени влажности	Степень влажности
Маловлажные Влажные Насыщенные водой	0.0 < Sr ≤ 0.5 0.5 < Sr ≤ 0.8 0.8 < Sr ≤ 1.0

 

Пески по плотности подразделяются на виды в зависимости от значения коэффициента пористости е следующим образом:

 

Таблица 4

Вид песков	Плотность сложения
Плотные	Средней плотности	Рыхлые
Пески гравелистые Крупные и средней Крупности Пески мелкие Пески пылеватые	e < 0.55   е < 0.60 е < 0.60	0.55 ≤ е ≤ 0.70   0.60 ≤ е ≤ 0.75 0.60 ≤ е ≤ 0.80	e > 0.70   е> 0.75 е > 0.80

 

 

Пример оформления

1. Исходные данные.

Номер геологического разреза 3.

Данные о грунтах приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Номер слоя	Глубина подошвы слоя от поверхности, м	Мощность слоя, м	Абсолютная отметка подошвы слоя, м	Уровень подземных вод WL, м	Наименование грунта	Удельный вес твер - дых частиц грунта,	Удельный вес грунта,	Природная влажность	Граница текучести,	Граница раскатывания,	Удельное сцепление, С кПа	Угол внутреннего трения	Модуль деформации Е, МПа
Отметка поверхности природного рельефа – 116,2
	0,7	0,7	115,5		Растительный грунт	-	13,0	-	-	-	-	-	-
	6,5	5,8	109,7	115,3	Глина	27,2	21,0	0,36	0,45	0,25
	-	-	-		Суглинок	26,9	19,8	0,20	0,25	0,16

 

2. Инженерно - геологические условия стройплощадки

На основе данных о грунтах (табл. 1.1) определяем физико-механические свойства грунтов каждого слоя основания, и результаты приводим в сводной таблице. 2.1, где даны все необходимые для расчетов формулы.

Наименование и состояние глинистого грунта определяем по числу пластичности и показателю текучести . Наименование и состояние песчаного грунта определяем по гранулометрическому составу, коэффициенту пористости ( ) и степени влажности

Слабые грунты: рыхлые пески и глинистые грунты с показателем текучести нельзя использовать как основание под фундаменты опор мостов.

Таблица №2.1. Сводная таблица физико-механических свойств грунтов

 

Показатели	Обозначения	№ геол. слоёв	Формула для расчета
1-й	2-й	3-й
Удельный вес твердых частиц	, кН/м3	-	27,2	26,9	Из задания
Удельный вес грунта	, кН/м3	13,0	21,0	19,8	Из задания
Влажность грунта	, доли единицы	-	0,36	0,20	Из задания
Удельный вес скелета грунта	, кН/м3	13,0	15,44	16,50
Коэффициент пористости		-	0,76	0,63
Удельный вес во взвешенном состоянии	, кН/м3	-	9,77	10,67
Степень влажности	, доли единицы	-	1,29	0,85
Граница раскатывания	, доли единицы	-	0,25	0,16	Из задания
Граница текучести	, доли единицы	-	0,45	0,25	Из задания
Число пластичности	, доли единицы	-	0,20	0,09
Показатель текучести	, доли единицы	-	0,55	0,44
Модуль деформации	, мПа	-			Из задания
Угол внутреннего трения	, град.	-			Из задания
Сцепление	, кПа	-			Из задания

Определяем физико-механические свойства грунтов каждого слоя основания определяются по таблицам приложения 1.

Наименование и состояние глинистого грунта (2-й, 3-й слои) определяем по числу пластичности и показателю текучести таблица 3, 4 и должны выполняться условия:

(2.1.1)

- условие выполняется

(2.1.2)

- условие выполняется

Согласно выполнению условий принимаем 2-й слой – глина мягкопластичная.

(2.1.3)

- условие выполняется

(2.1.4)

- условие выполняется

Согласно выполнению условий принимаем 3-й слой – суглинок тугопластичный.

При расчетах удельный вес воды, принимаем .

На основании исходных данных производим построение инженерно геологической колонки.

Задача 2

По данным инженерно-геологических и гидрологических условий площадки построить эпюру напряжений от собственного веса грунта по глубине основания.

 

Задача 3

По данным инженерно-геологических, гидрологических условий площадки /задача 1/ , глубины заложения подошвы фундамента от поверхности грунта - и ширины подошвы - вычислить расчетное сопротивление несущего слоя грунта по СниП 2.05.03.-84. Мосты и трубы. / / и СниП 2.02.01.-83. Основания и фундаменты / /.

Произвести сравнение результатов и сделать вывод.

 

Иходные данные

 

Таблица 3. По последней цифре шифра принимается ЦИФРА	Варианты
Номер геологического разреза
По последней цифре шифра принимается d - глубина заложения фундамента от поверхности грунта, м;	3.0	3.5	3.8	4.5	5.3	3.0	5.1	3.0	3.5	3.0
По первой цифре шифра принимается b - ширина (меньшая сторона или диаметр) подошвы фундамента, м; при ширине более 6 м принимается b = 6 м;	3.8	4.0	5.0	5.2	5.4	5.6	5.8	6.0	6.2	6.4

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 24

К СниП 2.05.03.-84. Мосты и трубы Обязательное

РАСЧЕТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЯ ОСЕВОМУ СЖАТИЮ

1. Расчетное сопротивление основания из нескального грунта осевому сжатию R, кПа (тс/м²), под подошвой фундамента мелкого заложения или фундамента из опускного колодца следует определять по формуле

R = 1,7 {R₀ [1 + k₁ (b - 2)] + k₂ g (d - 3)}, (1)

где R₀ - условное сопротивление грунта, кПа (тс/м²), принимаемое по табл. 1-3;

b - ширина (меньшая сторона или диаметр) подошвы фундамента, м; при ширине более 6 м принимается b = 6 м;

d - глубина заложения фундамента, м

g - осредненное по слоям расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента, вычисленное без учета взвешивающего действия воды; допускается принимать g = 19,62 кН/м³ (2 тс/м³);

k₁, k₂ - коэффициенты, принимаемые по табл. 4.

Таблица 1

Грунты	Коэффициент пористости е	Условное сопротивление R0 пылевато-глинистых (непросадочных) грунтов основания, кПа (тс/м2), в зависимости от показателя текучести IL
	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
Супеси при Ip £ 5	0,5	343 (35)	294 (30)	245 (25)	196 (20)	147 (15)	98 (10)	-
0,7	294 (30)	245 (25)	196 (20)	147 (15)	98 (10)	-	-
Суглинки при 10 £ Ip £ 15	0,5	392 (40)	343 (35)	294 (30)	245 (25)	196 (20)	147 (15)	98 (10)
0,7	343 (35)	294 (30)	245 (25)	196 (20)	147 (15)	98 (10)	-
1,0	294 (30)	245 (25)	196 (20)	147 (15)	98 (10)	-	-
Глины при Ip ³ 20	0,5	588 (60)	441 (45)	343 (35)	294 (30)	245 (25)	196 (20)	147 (15)
0,6	490 (50)	343 (35)	294 (30)	245 (25)	196 (20)	147 (15)	98 (10)
0,8	392 (40)	294 (30)	245 (25)	196 (20)	147 (15)	98 (10)	-
1,1	294 (30)	245 (25)	196 (20)	147 (15)	98 (10)	-	-

Примечания: 1. Для промежуточных значений I_L и e R₀ определяется по интерполяции.

2. При значениях числа пластичности I_p в пределах 5-10 и 15-20 следует принимать средние значения R₀, приведенные в табл. 1 соответственно для супесей, суглинков и глин.

Таблица 2

Песчаные грунты и их влажность	Условное сопротивление R0 песчаных грунтов средней плотности в основаниях, кПа (тс/м2)
Гравелистые и крупные независимо от их влажности	343 (35)
Средней крупности:
маловлажные	294 (30)
влажные и насыщенные водой	245 (25)
Мелкие:
маловлажные	196 (20)
влажные и насыщенные водой	147 (15)
Пылеватые:
маловлажные	196 (20)
влажные	147 (15)
насыщенные водой	98 (10)

Примечание. Для плотных песков приведенные значения R₀ следует увеличивать на 100 %, если их плотность определена статическим зондированием, и на 60 %, если их плотность определена по результатам лабораторных испытаний грунтов.

Таблица 3

Грунт	Коэффициенты
k1, м-1	k2
Гравий, галька, песок гравелистый крупный и средней крупности	0,10	3,0
Песок мелкий	0,08	2,5
Песок пылеватый, супесь	0,06	2,0
Суглинок и глина твердые и полутвердые	0,04	2,0
Суглинок и глина тугопластичные и мягкопластичные	0,02	1,5

Величину условного сопротивления R₀ для твердых супесей, суглинков и глин (I_L < 0) следует определять по формуле

R₀ = 1,5 R_nc

и принимать, кПа (тс/м²): для супесей - не более 981 (100); для суглинков - 1962 (200); для глин - 2943 (300),где R_nc - предел прочности на одноосное сжатие образцов глинистого грунта природной влажности.

 

Пример расчета

 

- расчетное сопротивление грунта основания, определяется по формуле

(3.2.6)

где - условное сопротивление грунта, принимается по таблице 3.1 , принимаем ;

- ширина подошвы фундамента, принимаем ;

- глубина заложения фундамента, принимаем ;

- осредненное по слоям расчетное значение удельного веса грунта, определяется по формуле:

(3.2.7)

где - удельный вес отдельных слоев грунта, лежащих выше подошвы фундамента, ;

- толщина отдельных слоев грунта выше подошвы фундамента, .

.

- коэффициенты, значение которых принимаются по таблице 3.3 , принимаем ,

тогда по формуле (3.2.6) определяем расчетное сопротивление грунта основания, получаем

 

 

8. СниП 2.05.03.-84. Мосты и трубы.–М.: «Стройиздат», 1985.–199с.

9. СниП 2.02.01.-83. Основания и фундаменты.–М.: «Стройиздат», 1983.–45с.

 

Приложение 2