Характеристики физических и механических свойств грунтов.

РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТОВ

 

3.1.Общее положение

Характеристики просадочности следует определять по относительной деформации, полученной по результатам испытаний образцов грунта ненарушенного сложения в компрессионных приборах. Испытания надлежит проводить на образцах грунта с замачиванием их водой при давлении, последовательно увеличиваемом ступенями.

Образцы грунтов (монолиты) для испытаний следует отбирать из открытых выработок - шурфов, котлованов, расчисток и т.д.

Отбор образцов из скважин допускается производить при помощи грунтоносов, обеспечивающих сохранение природного сложения и влажности грунта.

Отбор образцов грунтов надлежит производить по ГОСТ 12071-84.

Для испытываемых образцов грунта необходимо определить физические характеристики: влажность, плотность, плотность скелета, влажность на границах раскатывания и текучести - по ГОСТ 5180-84, а также вычислить коэффициент пористости, степень влажности и число пластичности.

Для определения содержания органических веществ в грунте надлежит установить раздельно количество растительных остатков и гумуса.

Растительные остатки следует выделить из грунта сухим или мокрым способом, после чего определить их количество

Для проведения испытания необходимо пробу грунта воздушно-сухого состояния подготовить растиранием в фарфоровой ступке пестиком с резиновым наконечником: для определения и выделения растительных остатков — до размера агрегатов 3—5 мм; для определения органического углерода — до размера частиц менее 0,25 мм, а затем произвести пробу на хлориды и карбонатность. Погрешность взвешивания проб должна быть не более 0,01 гс, при определении количества растительных остатков и не более 0,0002 гс при определении органического углерода

Результаты инженерных изысканий должны содержать данные, необходимые для выбора типа оснований и фундаментов, определения глубины заложения и размеров фундаментов с учетом прогноза возможных изменений (в процессе строительства и эксплуатации) инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства, а также вида и объема инженерных мероприятий по ее освоению.

Проектирование оснований без соответствующего инженерно-геологического обоснования или при его недостаточности не допускается.

Характеристики грунтов природного сложения, а также искусственного происхождения, должны определяться, как правило, на основе их непосредственных испытаний в полевых или лабораторных условиях с учетом возможного изменения влажности грунтов в процессе строительства и эксплуатации сооружений.

 

3.2. Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки.

Район строительства – г. Махачкала.

Сейсмичность – 9 баллов.

Глубина промерзания грунта – 0,8 м.

Рельеф площадки спокойный. На площадке пробурены 3 скважины. Вскрыты четыре слоя грунта. Грунтовые воды обнаружены на глубине 3,7м от поверхностей земли.

Геологические размеры скважин и результаты лабораторных исследований физико-механических свойств грунтов приведены в задании.

3.3. Физико-механические свойства и классификационные показатели грунтов.

Слой 0- Почвенно-растительный слой.

Мощность слоя от 0,5-0,87

ρ=1,8 т/м³ ; γ=ρ*g=1,8*9,81=17.66 кН/м³

Слой 1 - глинистый грунт. Мощность слоя от 0,87 до 2,24 м. Плотность ρ=1,93 т/м³. Удельный вес γ=ρ*g=1,93*9,81=18,93 кН/м³. Плотность частиц ρ_s=2,7 т/м³. Влажность W=0,23.

Влажность на границе пластичности W_l=0,3 на границе раскатывания Wp=0,18. Число пластичности I_p= W_l-Wp=0.3-0,18=0.12.

Показатель текучести I_l= W-Wp/W_l-Wp=0.23-0.18/0.30-0.18=0.42.

Коэффициент пористости е= (ρ_s/ρ)(1+W)-1=2,7(1+0,23)/1,93-1=0,72

Степень влажности (показатель водонасыщености)

S_r=ρ_s*W/е*ρ_w=2,7*0,23/0,72*1,0=0,86

Удельный вес частиц грунта γ_s=ρ_s*g=2,7*9,81=26,49 кН/м³.

Удельный вес сухого грунта γ_d=γ/1+W=18,93/1+0,23=15,39 кН/м³.

Удельный вес грунта во взвешеном состоянии γ_sв=γ_s-γ_w//1+е=26,49-9,81/1+0,72=9,7кН/м³.

Согласно ГОСТ 25100-82 грунт второго слоя суглинок. (тугопластичный) (т.к. I_l=0,42) грунт не просадочный.

Слой 2 - суглинок. Мощность слоя от 2,24 до 4 м. Плотность ρ=2,18т/м³. Удельный вес γ=ρ*g=2,18*9,81=21,39 кН/м³. Плотность частиц ρ_s=2,7 т/м³. Влажность W=0,155. Влажность на границе пластичности W_l=0.21, на границе раскатывания Wp=0.14 Число пластичности I_p= W_l-Wp=0.21-0.18=0.3

Показатель текучести I_l= W-Wp/W_l-Wp=0.155-0.14/0,3=0,5

Коэффициент пористости е= ρ_s/ρ(1+W)-12,67(1+0,155)/2,18-1=0,415

Степень влажности S_r=ρ_s*W/е*ρ_w=2.67*0,155/0,415*2,0=0,997.

Удельный вес частиц грунта γ_s=ρ_s*g=2,67*9,81=26,19 кН/м³.

Удельный вес сухого грунта γ_d=γ/1+W=21,39/1+0,155=18,55 кН/м³.

Удельный вес грунта во взвешеном состоянии γ_sв=γ_s-γ_w//1+е=26,19-9,81/1+0,415=11,58 кН/м³.

Согласно ГОСТ 25100-82 грунт третьего слоя супесь, пластичная (т.к. 0 < I_l=0,5).грунт не просадочный.

Слой 3 - песчаный грунт. Мощность слоя от 4 до 5,1 м. Плотность ρ=2,0 т/м³. Удельный вес γ=ρ*g=2,0*9,81=19,62 кН/м³. Песок мелкой крупности т.к % содержание частиц крупнее 0,1мм по весу состава 76,58%>75% Плотность частиц ρ_s=2,66 т/м³. Влажность W=0,23.

Коэффициент пористости е= ρ_s/ρ(1+W)-1=2,66(1+0,23)/2,0-1=0,64

Степень влажности (показатель водонасыщености)

S_r=ρ_s*W/е*ρ_w=2,66*0,23/0,64*1,0=0,96

Удельный вес частиц грунта γ_s=ρ_s*g=2,66*9,81=26,09кН/м³.

Удельный вес сухого грунта γ_d=γ/1+W=19,62/1+0,23=15,95 кН/м³.

Удельный вес грунта во взвешеном состоянии γ_sв=γ_s-γ_w//1+е=26,09-9,81/1+0,64=9,93 кН/м³.

Согласно ГОСТ 25100-82 грунт четвертого слоя песок мелкий средней крупности, (т.к. 0,55<е<0,70), насыщенный водой т.к S_r>0.8.

Слой 4 - глинистый грунт.Мощность слоя от 5,1-7,95 м.

Плотность ρ=1,99 т/м³. Удельный вес γ=ρ*g=1,99*9,81=19,52 кН/м³. Плотность частиц ρ_s=2,71т/м³. Влажность W=0,24. Влажность на границе пластичности W_l=0.44, на границе раскатывания Wp=0.21. Число пластичности I_p= W_l-Wp=0.44-0.21=0.23.

Показатель текучести I_l= W-Wp/W_l-Wp=(0.24-0,21)/0,23=0.13.

Коэффициент пористости е= ρ_s/ρ(1+W)-1=(2,71(1+0,24)-1,99-1 =0,69

Степень влажности S_r=ρ_s*W/е*ρ_w=2.71*0,24/0,69*1,0=0,94.

Удельный вес частиц грунта γ_s=ρ_s*g=2,71*9,81=26,59 кН/м³.

Удельный вес сухого грунта γ_d=γ/1+W=19,52/1+0,24=15,74 кН/м³.

Удельный вес грунта во взвешеном состоянии γ_sв=(γ_s- γ_w)/(1+е)=26,59-9,81/1+0,69=9,93 кН/м³.

Согласно ГОСТ 25100-82 грунт пятого слоя глина полутвердая (т.к тI_l=0,13).грунт не просадочный.

3.4. Прочностные характеристики грунтов.

Слой 1 Суглинок е=0,72 С₁₁=23 кПа φ_n=21⁰. С₁₁=С_n=23 кПа φ_n=φ₁₁=21⁰. Для расчетов по первому предельному состоянию С₁= С_n/1,5=23/1.5=15,33 кПа.φ₁=21⁰/1,15=18,26.

Слой 2 Супесь. е=0,415 С₁₁=19 кПа φ_n=28. С₁₁=С_n=19 кПа φ_n=φ₁₁=28⁰. Для расчетов по первому предельному состоянию С₁= С_n/1,5=19/1.5=12,6 кПа.φ₁=28⁰/1,15=24.

Слой 3 Песчаный грунт. е=0,6 С₁₁=1,5 кПа φ_n=36⁰. С₁₁=С_n=1,5 кПа φ_n=φ₁₁=36⁰. Для расчетов по первому предельному состоянию С₁= С_n/1,5=1,5/1.5=1 кПа.φ₁=36⁰/1,15=32,72.

Слой 4 Глинистый грунт. е=0,69 С₁₁=62,4 кПа φ_n=19,6. С₁₁=С_n=62,4 кПа φ_n=φ₁₁=19,6⁰. Для расчетов по первому предельному состоянию С₁= С_n/1,5=62,4/1.5=41,6 кПа.φ₁=19,6/1,1=17,8.

3.5. Деформационные характеристики грунтов.

Слой № 1 – Суглинок серый, полутвердый

е=0.674; β = 0,62; Е = 22 МПа; J_L = 0;

М_σ = β/Е = 0,62/22 = 0,028МПа^-1.

М₀ = М_σ(1+е) = 0,028(1+0,674) = 0,046 МПа^-1.

Слой № 2 –. Глина полутвердая

е=0,727; β = 0,43; Е = 21 МПа; J_L = 0,22;

М_σ = β/Е = 0,43/21 = 0,02 МПа^-1.

М₀ = М_σ(1+е) = 0,02(1+0,727) = 0,035 МПа. Слой №3 – Супесь, пластичная.

е=0,77; β = 0,74; Е = 17 МПа; J_L = 0,428

М_σ = 0,74/17 = 0,0435 МПа.

М₀ = М_σ(1+е) = 0,0435(1+0,77) = 0,077 МПа.

Слой № 4 – Глина полутвердая

е=0,606; β = 0,43; Е = 21 МПа; J_L = 0,22;

М_σ = β/Е = 0,43/21 = 0,02 МПа^-1.

М₀ = М_σ(1+е) = 0,02(1+0,606) = 0,035 МПа.

3.6. Определение условных расчетных сопротивлений грунтов.

Расчетные сопротивления и деформационные характеристики грунтов определяем по таблицам СНиП.

R₁ го слоя=217 кПа, R₂ го слоя=332, R₃ го слоя=200 кПа,

R₄ го слоя=390 кПа,

Е₁ го слоя=14 МПа, Е₂ го слоя=32 МПа, E₃ го слоя=35 МПа,

Е₄ го слоя=22,8 МПа.

Характеристики физических и механических свойств грунтов.

Таблица 1

№	Наименование показателя	Обознач	Ед. Изм	Значение показателей
	Естественная плотность	W	%	-	0.23	0.155	0,23	0.24
	Плотность	ρ	Т/м3	1.8	1.93	2,18	2,0	1,99
	Плотность частиц	ρs	Т/м3	-	2.7	2.70	2,66	2,71
	Удельный вес	γ	Кн/м3	17,66	18,93	21.39	19,62	19,52
	Удельный вес частиц	γs	Кн/м3	-	26,49	26.19	26,09	26,59
	Удельный вес во взвешенном сос.	γsв	Кн/м3	-	9,7	11.58	9,93	9,93
	Коэффициент пористости	е	-	-	0.72	0.415	0,64	0,69
	Степень влажности	Sr	-	-	0,86	0,997	0,96	0,94
	Показатель просадочности	П	-	-	-	-	-	-
	Влажность на границе текучести	Wl	-	-	0.3	0.21	-	0,44
	Влажность на границе раската	Wр	-	-	0.18	0.14	-	0,21
	Число пласт.	Ip	-	-	0.12	0.3	-	0,23
	Показатель тек.	Il	-	-	0,42	0.5	-	0,13
	Удельное сцепление	С1	кПа	-			1,5	62,4
	Угол внутреннего трения	φn	град	-
	Модуль общей деформации	E	мПа	-				22,8
	Коэффициент фильтрации	Kф	м/год	-
	Расчетное сопротивление	Ro	кПа	-
	Наименование грунта			Насыпной грунт	Суглинок тугопластичный	Супесь пластичная	Песок мелкий, сред, насщ. водой	Глина полутвердая.