Файл: Грунтоведение_лекции.doc

_s – плотность частиц грунта, - плотность грунта,W –естественная влажность,

_sli - относительная просадочность при соответствующем давлении под подошвой фундамента,

P_sli– начальное просадочное давление на глубинеi-ого слоя грунта.

Просадочную толщу разбиваем на слои h_i=0,2b= 40 см.

Среднее напряжение в середине каждого слоя _i в середине каждого слоя определяется каксумма дополнительного давления от нагрузки фундамента и собственного веса грунта:

_i = _zpi + _zgi

По таблице 13.1 определяем относительную просадочность грунта в середине каждого слоя при средне фактическом напряжении _i и результаты заносим в таблицу:

Таблица 12.5

По формуле K_sli= 0.5+1,5(P-P_sli) /P₀

определяем величины коэффициента K_sli для каждого слоя грунта.

K_sl1 = 0,5 +1,5 (350 – 200) / 100 =2,75

K_sl2= 0,5 +1,5 (350 – 50) / 100 =5

K_sl3= 0,5 +1,5 (350 – 230) / 100 =2,3

K_sl4 = 0,5 +1,5 (350 – 300) / 100 =1,25

K_sl5 = 0,5 +1,5 (350 – 290) / 100 =1,4

По формуле S_sl=_sli*h_i *K_sli определяем просадку лессовых глин.

S_sl = 40 (0,012*2,75 + 0,022*5,0 + 0,012*2,3 + 0,01*1,25 + 0,01*1,4) = 7,9 см

13 Теория предельного напряженного состояния грунтов и ее приложение

Предельное напряженное состояние грунтов соответствует такому напряженному состоянию, когда любое малое дополнительное усилие нарушенного равновесия грунта и приводит его в его неустойчивое состояние, что совершенно не допустимо при возведении инженерных сооружений.

При действии внешней нагрузки касательное напряжение приводит к образованию плоскостей скольжения, по которым происходит разрушение основания сооружения по линиям скольжения.

Реакцию грунта под нагрузкой можно условно разбить на 3 фазы:

1. уплотнение - происходит без нарушения структуры прочности грунта;

2. сдвиг - в начале фазы происходит образование сдвигов у краев площади загрузки, где сдвигающее напряжение больше – безопасное при грунтах;

3. разрушение – происходит образование непрерывных плоскостей скольжения, по которому перемещается весь несущий массив грунта. В этой фазе плоскостью исчерпывается несущая способность грунта и при мелком заложении фундамента из-под его краев может происходить выпирание грунта.

При передаче нагрузки через фундамент на основание в нем происходят сложные механические процессы: любой произвольно выделенный элемент грунта испытывает как нормальные, так и касательные (сдвигающие) напря­жения. Достигнув определенного значения, эти касательные напряжения вызывают появление местных необратимых процес­сов скольжения — сдвигов. Кроме того, при действии местной нагрузки (при определенном ее значении) в грунтовом основании могут существовать как затухающие деформации уплотнения, так и незатухающие — сдвиги, переходящие (при соответствующих условиях) в пластическое течение, выпирание, просадку и т. д.

Постепенное увеличение нагрузки (даже на начальных сту­пенях) приводит к уплотнению основания за счет уменьшения пористости (первая фаза напряженного состояния грунта). При этом зависимость общих деформаций от сжимающих напряжений может быть принята линейной с достаточной для практических целей точностью.

Рис. 13.1 Деформация грунтового основания:

1-график S=f(P);2 -уплотненное ядро. 3 —линии скольжения.

Конец фазы уплотнения (на рис. 13.1, а) - точка псовпадает с началом образования зон сдвигов, которые первоначально возникают у краев фундамента (рис. 13.1,б). Этот момент соот­ветствует начальной критической нагрузке на грунт (Р_кр1).

Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к фазе сдвигов. Давление Р_кр2, при котором заканчивается вторая фаза, явля­ется критерием предельного состояния основания по условию прочности (устойчивости) - точкатна рис. 13.1, а).

В зависимости от граничных условий и нагрузки фаза сдвигов переходит затем в пластическое или прогрессирующее течение, что приводит к выпиранию, просадке и другим деформациям грунтового основания. Это объясняется тем, что при полном исчерпании несущей способности (в конце второй фазы) под подошвой фундамента образуется уплотненное ядро (рис. 13.1, в) клинообразного очертания, которое раздвигает грунтовое основа­ние и обеспечивает просадку фундамента в короткий промежуток времени.

Степень устойчивости основания сооружения возрастает при:

1. повышенной сопротивляемости грунтов основания сдвигу =f(,C)

2. увеличение величины сооружения

3. увеличение заглубления фундамента

4. низкое стояние уровня грунтовых вод

13.1. Расчет устойчивости основания

Основание считают устойчивым, если в его толще не возникают опасные сдвиги, вызывающие выпирание грунта из-под подошвы фундамента.

При расчете несущей способности определяют ту предельную нагрузку на основание, которое предшествует фазе сдвигов и подчиняется условию:

Fp

Fp– расчетная нагрузка на основание;

Fн – несущая способность основания;

Кз – коэффициент запаса.

Разделим обе части неравенства на А – площадь подошвы фундамента основания и примем Кз = 1 (минимальное значение).

PR

P– давление под основанием фундамента;

За нормативное значение Rпринимается такое давление, при котором под подошвой фундамента ни в одной точке не допускается развития зон предельного равновесия, т.е. начальное критическое давление на грунт выражается формулой Пузыревского:

 - объемный вес грунта, h– глубина заложения фундамента.

При расчете деформаций основания с использованием принятых СНиПом расчетных схем среднее давление на основание под подошвой фундамента от действующих нагрузок не должно превышать расчетного давления на основание, определяемого по формуле:

m₁ m₂– коэффициенты условия работы здания и грунта;

k_n– коэффициент надежности , он равен 1, если все определения параметров получены в лаборатории;

A,B,D– безразмерные коэффициенты, которые принимаются по СНиП;

b– ширина подошвы фундамента;

h– глубина заложения фундамента от планировки;

_II – усредненное расчетное значение объемного веса грунта, залегающего выше отметки заложения фундамента;

_II- усредненное расчетное значение объемного веса грунта, залегающего ниже подошвы фундамента;

С_II- расчет значения удельного сцепления грунта, залегающего под подошвой фундамента;

h₀ - глубина подвала.

Таблица 13.1

Коэффициенты работы для определения расчетного давления на основание

(СНиП 2.02.01.-83, таблица 3)