Определение осадки основания во времени

Конечные осадки фундаментов и их разности не всегда дают полное представление о влиянии деформаций основания на сохранность сооружения в процессе постройки и эксплуатации. Для того чтобы это влияние учесть полностью, нужно знать осадки фундаментов во времени.

Необходимость определения осадок фундаментов во времени может быть пояснена следующим простым примером. Предположим, что фундаменты двух соседних опор моста имеют одинаковые размеры и возводятся на грунтах, имеющих равные модули деформации. Но в основании первого фундамента залегают песчаные грунты, а в основании второго – глинистые. Конечные осадки и первого и второго фундаментов в таких условиях будут одинаковы, а разность конечных осадок будет равна нулю. Но осадка фундамента на глинистых грунтах будет протекать значительно медленнее, чем осадка фундамента на песчаных грунтах. В какой-то момент времени разность осадок фундаментов будет наибольшей. Если эта разность превысит допустимую для данного моста величину, то его нормальная эксплуатация будет нарушена, хотя разность конечных осадок и равна нулю.

Неодинаковая скорость осадок фундаментов может быть обусловлена не только неоднородностью грунтовых условий, но также различием размеров и формы фундаментов.

Если в пределах сжимаемой толщи залегают несколько слоёв грунта, исключая песчаные грунты и илы, с различной сжимаемостью и водопроницаемостью, то кривая осадки фундамента во времени может быть приближённо найдена, по предложению Н.А. Цитовича, исходя из осреднённых значений модуля сжатия грунтов и коэффициента фильтрации. Среднее значение модуля деформации можно получить, приравнивая осадку многослойной толщи со средним модулем деформации:

. (18)

где - площадь криволинейной эпюры уплотняющих давлений в пределах сжимаемой толщи; - полная (конечная) осадка фундамента (см. раздел 4) .

С-1: S = 1,70 см; = 232,48; Е_сж = 232,48/1,70 = 136,75 МПа

С-2: S = 1,94 см; = 228,58; Е_сж = 228,58/1,94 = 117,82 МПа

Средний коэффициент фильтрации приближённо определяется:

, (19)

где и - толщина и коэффициент фильтрации отдельного слоя грунта в пределах сжимаемой толщи.

С-1: h_сж = 3,55 м; k_фо = 3,55/(3,8/0,02) = 0,02 м.

С-2: h_сж = 3,55 м; k_фо = 3,55/(2,5/0,5 + 3,6/0,02) = 0,02 м.

После определения и по формулам 18 и 19 вычисляется коэффициент консолидации

(20)

С-1: = 0,28

С-2: = 0,24

Дальнейший расчёт ведётся, как для однородного слоя грунта.

Осадка фундамента в данный момент времени от начала приложения нагрузки определяется выражением

(21)

где - полая (конечная) осадка фундамента, полученная в 4 разделе; - коэффициент степени (времени) консолидации, который изменяется от 0 до 1 (при времени консолидации, равном 0, =0, при времени консолидации, соответствующем полной осадке =1).

коэффициент степени (времени) консолидации является функцией показателя фактора времени консолидации грунта , который определяется по формуле

(22)

где и - показатели фактора времени консолидации грунта, соответствующие прямоугольной и треугольной эпюрам уплотняющих давлений (см. табл. 8); - интерполяционный коэффициент, значения которого приведены в табл. 9, в зависимости от отношения крайних ординат трапецеидальной эпюры (см. раздел 4).

I_C-1 = 0,5; I_C-2 = 0,55.

Таблица 8