АНАЛИЗ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ И ОЦЕНКА СТРОИТЕЛЬНЫХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ

Цель проводимого анализа – установление закономерностей изменения сжимаемости и прочности грунтов по глубине, выбор несущих слоев грунта.

Сжимаемость оценивается по величине модуля деформации (Е₀). В зависимости от нагрузок действующих на фундаменты, при Е₀ = 5 …10 мПа – грунты следует относить к сильносжимаемым, при Е₀ = 15 …20 мПа – к малосжимаемым. При промежуточных значениях Е₀ основания имеют среднюю сжимаемость.

Общее представление о качестве грунта как основания дает его полное наименование по номенклатуре ГОСТ 25100-82. Для его установления используются значения коэффициента пористости (е), показателя текучести (Ј_L) и степени влажности (S_r)(см. табл. 2).

Для песков следует уточнить название грунта по плотности (табл. 3), а также по степени влажности (S_r ≤ 0,5 – песок маловлажный, 0,5 < S_r ≤ 0,8 – водонасыщенный).

Классификация песков по плотности

Таблица 3

Для глинистых грунтов (суглинков, глин) их название уточняется по консистенции (показателю текучести Ј_L):

§ твердые при Ј_L < 0,

§ полутвердые при 0 ≤ Ј_L ≤ 0,25,

§ тугопластичные при 0,25 < Ј_L ≤ 0,50,

§ мягкопластичные при 0,50 < Ј_L ≤ 0,75,

§ текучепластичные при 0,75 < Ј_L ≤ 1

§ текучие при Ј_L > 1.

Для супесей во всем интервале 0 ≤ Ј_L ≤ 1 присваивается единое название супесь пластичная.

При строительной оценке следует учитывать, что рыхлые пески и глинистые грунты при Ј_L > 0,80 относятся к слабым основаниям.

В конце данного раздела следует определить расчетные сопротивления (R₀) всех слоев геологического разреза и поострить их эпюру. Величины условного расчётного давления R₀ по СНиП 2.02.01-83* приведены в таблице 4 и таблице 5.

Величины условного расчётного давления R₀ для песчаных грунтов

Таблица 4

Величины условного расчётного давления R₀ для пылевато - глинистых грунтов

Таблица 5

Пример: Площадка строительства электровозного депо находится в г. Петрозаводске. При согласном залегании слоев порядок напластования указан в буровой колонке (рис. 16). Исходные характеристики грунтов приведены в табл. 6.

Рис. 16. Буровая колонка со схемой геологического напластования грунтов и с построенной эпюрой условного расчётного сопротивления основания (R₀) по каждому слою грунта (см. ниже).

Характеристики грунтов для площадки строительства

Электровозного депо

Таблица 6

Анализируя инженерно-геологические условия площадки строительства, с расчётными характеристиками, представленными изыскателями, можно сделать следующие выводы:

1. Насыпной грунт имеет малую мощность, низкие расчётные характеристики (часто не определяемые изыскателями) и не может служить основанием.

2. Грунт 2-го слоя: мелкий песок, мощность 2,3 м. По табл. 3 и приведенным выше классификациям по (е, S_r и Е₀) уточняем полное наименование грунта: песок мелкий, средней плотности, водонасыщенный, малосжимаемый. По табл. 4 определяем условное расчетное (давление) сопротивление: R₀ = 200 кПа.

3. Третий слой – суглинок. Мощность слоя 3,9 м, е = 0,65, J_L = 0,38, суглинок тугопластичной консистенции, средней сжимаемости (Е₀ = 19 МПа, фундаменты тяжелонагруженные), условное расчетное (давление) сопротивление: по табл. 5 R₀ = 275 кПа (по интерполяции).

4. Четвёртый слой – глина, е = 0,72, J_L = 0,14. Глина полутвердой консистенции, малосжимаемая, условное расчетное (давление) сопротивление: по табл. 5 R₀ = 360 кПа.

Таким образом, все грунты, залегающие ниже насыпного слоя, обладают небольшой сжимаемостью и значительной прочностью, причем последняя нарастает с глубиной (эпюра R₀, рис.16). В качестве несущего слоя для фундаментов на естественном основании могут служить мелкий песок или суглинок; для свайных фундаментов – полутвердая глина. Песок является водоносным слоем (У.Г.В. на глубине 2,4 м), поэтому опирание подошвы фундаментов на суглинок потребует работ по водоотливу.

Анализ инженерно-геологических условий площадки строительства может быть выполнен не только с помощью таблиц и ручной интерполяции по вычислению R₀, но и с помощью программного обеспечения, с использованием программы «GRUNT»: «Использование программного обеспечения в курсе механики грунтов, оснований и фундаментов», разработанной на кафедре «Основания и фундаменты» (см. сайт www.buildcalc.ru) [13].

Результаты такого программного расчёта в качестве примера в соответствии с рассматриваемыми исходными данными (см. выше), представлены в таблице 7. Не трудно заметить, что такое программное решение позволяет автоматически вычислить величины расчётного сопротивления R₀ каждого из рассматриваемых слоёв грунта. В рассматриваемом примере были получены следующие значения:

§ Для песка мелкого R₀=200 кПа;

§ Для суглинка тугопластичного R₀=281 кПа;

§ Для глины полутвёрдой R₀=365 кПа;