Раздел 3. Строительство на структурно-неустойчивых грунтах
Лекция № 8. Особенности проектирования фундаментов на набухающих грунтах.
Основные термины и определения.
Набухающие грунты - пылевато-глинистые грунты, способные при увлажнении увеличиваться в объеме, а при понижении влажности давать усадку.
Усадка грунта - свойство глинистого грунта уменьшать свой объем при испарении из него влаги.
Относительное набухание (e sw) - относительное увеличение в объеме грунта после замачивания. К набухающим следует относить грунты при esw ≥ 0,04.
Относительная усадка при высыхании (e sh) - относительное уменьшение в объеме грунта при высыхании.
Давление набухания (р sw) - давление на образец грунта, возникающее при замачивании жидкостью и обжатии в условиях, исключающих возможность бокового расширения, при котором деформации набухания или сжатия грунта равны нулю.
Давление набухания рsw соответствует давлению, возникающему при замачивании грунта в замкнутом объеме, то есть при отсутствии деформации.
Влажность набухания (w sw) - влажность, полученная после завершения набухания образца грунта, обжимаемого в условиях, исключающих возможность бокового расширения, заданным давлением.
Нормирование проектирования и строительства фундаментов на набухающих грунтах
СП 24.13330.2011 Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85.
СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*.
Набухающие грунты
Набухание грунтов в основании возможно:
- за счет подъема уровня грунтовых вод;
- накопления влаги под сооружением за счет
поверхностных и производственных вод;
- изменения водно-теплового режима.
Величина набухания зависит от давления на основание, вида и состояния грунта, площади замачивания, толщины набухающего слоя.
| Способностью набухать при увеличении влажности обладают: - пылевато-глинистые грунты твердой и полутвердой консистенций; - не набухающие глинистые грунты, если они замачиваются химическими отходами производств (например, растворами серной кислоты); - песчаные грунты при взаимодействии их с растворами щелочи; - некоторые виды шлаков (например, шлаки электроплавильных производств). Набухающие грунты классифицируются на: • ненабухающие ε0sω ≤ 0,04 • слабонабухающие 0,04 ≤ ε0sω ≤ 0,08; • средненабухающие 0,08 ≤ ε0sω ≤ 0,12; • сильнонабухающие ε0sω > 0,12, Для не обжатого образца, при Р = 0 При набухании грунты способны оказывать дополнительное боковое давление на ограждающие конструкции (до 200 кПа). При снижении влажности набухающие грунты дают усадку, уменьшая свой объем. |
Расчёты оснований на набухающих грунтах
Расчет естественных оснований сооружений на набухающих грунтах производится по деформациям, по несущей способности, как на обычных грунтах.
При определении расчетного сопротивления рекомендуется увеличивать его значение в 1,2 раза, если осадка фундамента ≤ 0,4 [ su ].
Подъем основания фундаментов при набухании грунта:
где esw,i - относительное набухание грунта i -го слоя;
hi - толщина i -го слоя грунта, см;
ksw,i - коэффициент (0,6-0,8), принимаемый в зависимости от σ z,tot;
п - число слоев, на которое разбита зона набухания.
Осадку основания в результате высыхания набухшего грунта:
где esh,i - относительная линейная усадка;
ksh,i - коэффициент, принимаемый равным 1,3;
| 
Зависимости деформации набухающего грунта (а) и относительного набухания (б) от нормального давления
εsw и εsh определяется по результатам лабораторных исследований по графику f (p)
Относительное набухание:
εsw = (hsаt – hn) / hn,
где hsаt – высота образца после его набухания; hn – начальная высота образца до его замачивания.
Относительную линейную усадку грунта при его высыхании:
εsh = (hn – hd) / hn
|
Схема к расчету подъема основания при набухании грунта
| Суммарное вертикальное напряжение σ z,tot, кПа, σz ,tot = σz p + σz g + σz ,ad , где σz p , σz g - вертикальные напряжения соответственно от нагрузки фундамента и от собственного веса грунта, кПа; σz ,ad - дополнительное вертикальное давление, кПа, вызванное влиянием веса неувлажненной части массива грунта за пределами площади замачивания, определяемое по формуле σz ,ad = kg g (d + z), здесь kg - коэффициент, принимаемый по таблице (значения 0-0,29-1,07); g - удельный вес грунта, кН/м3; (d + z ) - см. рисунок. | |
| Расчёты свайных фундаментов Сопротивление набухающих грунтов для свай и свай-оболочек диаметром менее 1 м R и fi принимается по таблицам 7.2, 7.3 и 7.8 с введением доп. коэффициента γc = 0,5 | ||
При прорезке сваями набухающих слоев грунта и заглублении их в ненабухающие грунты
|
Подъем hsw,p, м, забивных свай, погруженных в предварительно пробуренные лидерные скважины, набивных свай без уширения, а также свай-оболочек, не прорезающих набухающую зону грунтов
| |