Файл: Определение нормативных и расчетных характеристик грунтов.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.10.2023
Просмотров: 17
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Определение нормативных и расчетных характеристик грунтов.
В силу неоднородности грунтов физико-механические свойства даже в пределах одного слоя не постоянны, поэтому определение характеристик по результатам испытаний одного образца дает лишь частное значение искомой величины. Для получения достоверных значений физико-механических характеристик грунтов прибегают к статистической обработке результатов ограниченного числа испытаний. Частное значение или частное определение служит основой для вычисления показателя, называемого средним арифметическим, с помощью которого устанавливают нормативное значение искомой характеристики:
(1.1)где k — число испытаний по определению характеристики;
— частное (1-е) значение искомой характеристики. Характеристики, используемые в расчетах, называют расчетными и определяют по формуле:
(1.2)где
; — коэффициент надежности по грунту. При вычислении расчетных значений, определяющих прочностные характеристики грунта (удельное сцепление, угол внутреннего трения, плотность и предел прочности на одноосное сжатие для скальных грунтов), коэффициент надежности по грунту устанавливается в зависимости от изменчивости этих характеристик и значения доверительной вероятности (обеспеченности)
:
(1.3)где
— показатель точности оценки среднего значения характеристики грунта. Знак в формуле (1.3) принимают таким, который обеспечивает большую надежность данного расчета основания или фундамента. Для прочих характеристик
. Показатель точности оценки находят по следующим формулам: для c и tg 
:
(1.4)для
и 
:
(1.5)где
— коэффициент, зависящий от заданной доверительной вероятности 
и числа экспериментов; 
— коэффициент вариации определяемой характеристики:
(1.6)
— среднее квадратичное отклонение характеристики. Среднее квадратичное отклонение при назначении и при ограниченном числе опытов определяют по формуле:
(1.7)Для с и
среднее квадратичное отклонение находят из выражений:
(1.8)
(1.9)Среднее квадратичное отклонение величины сопротивления грунта срезу:
(1.10)где k — число определений;
— вертикальное давление при i-м испытании: 
— сопротивление сдвигу при i-м испытании. Нормативное значение угла внутреннего трения , и удельного сцепления 
входящих в формулу (1.1), определяют по результатам обработки серии опытов методом наименьших квадратов:
(1.11)
(1.12)где k — число определений величины
при давлении 
.Величину
, присутствующую в формулах (1.9), (1.10), (1.11) и (1.12), находят из выражения:
(1.13)Точное значение искомой характеристики по ограниченному числу опытов определить нельзя. Можно оценить лишь ее максимальное отклонение от истинного значения, т. е. найти ее вероятную достоверность, которая оценивается доверительной вероятностью
. Этот показатель означает вероятность того, что вычисленный результат 
отличается от истинного значения 
не больше чем на величину 
, т. е. значение искомой характеристики на кривой распределения попадает в интервал ꭕ, показанный на рис. 1.1 и называемый доверительным интервалом. В расчетах оснований доверительный интервал зависит от степени влажности и возможности ожидаемого события. При расчетах устойчивости грунтов принимают 
, а при расчетах деформативности 
. Такое различие объясняется тем, что потеря устойчивости грунта опаснее осадки. Принятые доверительные вероятности означают, что в первом случае только 5%, а во втором — 15% значений частных определений будет больше или меньше принятого значения искомой характеристики. Число частных определений k, по которым назначают нормативные и расчетные значения характеристик, зависит от неоднородности грунтов и степени ответственности возводимого здания или сооружения. Для статистической обработки требуется не менее шести испытаний. Для получения более достоверного значения требуется большее количество опытов: чем оно больше, тем меньше значение
и 
, соответственно сужается и доверительный интервал, т. е. значение искомой характеристики будет в большей степени приближаться к действительному. При полевых испытаниях грунтов жесткими штампами, целью которых является определение модуля деформаций, допускается находить его по результатам трех опытов или двух, если результаты отличаются друг от друга не более чем на 25%.
Рис. 1.1
Комплексная взаимозависимость факторов и последовательность при проектировании оснований и фундаментов.
Как уже отмечалось выше, задача проектирования и устройства оснований и фундаментов дополнительно осложняется необходимостью учета различных факторов, которые могут оказать решающее влияние при возведении и эксплуатации фундаментных конструкций зданий и сооружений в современном градостроительстве. Это требует комплексного подхода к оценке характера работы грунтов основания и выбора рационального типа фундамента на базе совместного рассмотрения следующих условий: 1) характера возводимого здания и сооружения и чувствительности его конструкций к неравномерным осадкам; 2) особенностей инженерно-геологических, гидрогеологических и климатических условий строительной площадки; 3) способа выполнения работ по устройству оснований и фундаментов с целью сохранения природной структуры грунтов.
При проектировании оснований и фундаментов возможно несколько решений, поэтому выбор окончательного рационального конструктивного варианта осуществляется на основании технико-экономического сравнения нескольких вариантов фундаментов. Такое сравнение обычно осуществляют для нескольких фундаментов здания, находящихся в наиболее сложных условиях (наибольшее загружение, неблагоприятные условия работы основания и др.). Далее производят расчет отдельных фундаментов с назначением таких оптимальных размеров, которые могли бы обеспечить осадки, не превышающие предельно допустимых, установленных для данного типа здания, а грунты оснований обладали бы необходимой устойчивостью, а сам фундамент — требуемой прочностью.
После получения возможных неравномерных осадок необходимо оценить их
влияние на эксплуатацию возводимого сооружения, а также воздействие конструктивной схемы здания на развитие осадок в результате перераспределения усилий, т. е. учесть совместную работу здания с грунтовым основанием. Кроме того, следует учитывать, что неравномерности осадок зависят не только от инженерно-геологических условий строительной площадки и характера нагрузки на фундаменты, определяемого конструктивной схемой здания, но и способов разработки котлована и выполнения других строительных работ при устройстве фундаментов. Неправильное выполнение этих работ может вызвать нарушение природной структуры грунтов и привести к дополнительным осадкам расструктурирования.
Следовательно, при проектировании фундаментов необходимо обоснованно решать вопрос о способах их устройства, обусловливающих сохранение природной структуры грунтов в процессе строительства. Однако в некоторых случаях при возведении сооружений, малочувствительных к неравномерным осадкам, можно не прибегать к специальным мероприятиям, обеспечивающим сохранение структуры, так как неравномерные осадки не окажут существенного влияния на эксплуатационную пригодность таких зданий, что может существенно удешевить строительство.
Комплексный подход с учетом трех вышеперечисленных факторов существенно усложнил бы изложение материала отдельных разделов курса, поэтому в последующих главах вопросы проектирования и устройства оснований и фундаментов рассматриваются в большинстве случаев раздельно, без учета комплексности задачи, ‚и только в отдельных параграфах обращается внимание на взаимную зависимость определенных факторов.
При проектировании оснований и фундаментов комплексность решения задачи, учитываемая действующими Строительными нормами и правилами, требует выполнения нескольких, подчас не связанных друг с другом расчетов. Если окажется, что хотя бы одно из условий СНиП 2.02.01 — 83 не выполнено, приходится прибегать к иному конструктивному решению, варьируя, как правило, глубину заложения или размеры подошвы фундамента, и проводить повторные расчеты, причем для этой цели часто используют современные ЭВМ.
Последовательность проектирования оснований и фундаментов можно представить с помощью следующего алгоритма, который может быть реализован на ЭВМ.
1. Ввод информации о грунтовых условиях строительной площадки и характеристика возводимого сооружения.