Файл: Грунтоведение_лекции.doc

S=P h_э = P h_эa₀₌РАb a₀..

При слоистом залегании пластов грунта вместо a₀ - коэффициента относительной сжимаемости однородного сжимаемого слоя вычисляем его среднее по слоям значение дляудвоенноймощности эквивалентного слоя 2h_э:

гдеh_i- мощность отдельных слоев, залегающих ниже подошвы фундамента в пределах глубины 2h_э;

a_0i=a/(1+₀)- коэффициент относительной сжимаемости для каждого рассматриваемого слоя с начальной пористостью₀;

z_i- расстояние от уровня 2h_эдо середины каждого слоя;

2h_э - мощность сжимаемой толщи.

В этом случае полная осадка вычисляется по формуле: S= P·h_э·a= РАb·a

Рис.12.2 Схема построения эквивалентной эпюры уплотняющих давлений

Задача 18.

Определить величину полной стабилизированной осадки с прямоугольной площадью подошвы (b=1,6 м, l= 3,2 м) при глубине заложения фундамента h_ф= 1,5 м, давлении на грунт р₀=2кГ/см² и объемном весе грунта выше подошвы фундамента =1,8Т/м³.

Фундамент возводится на слоистой толще грунтов (мощность слоев указана на рисунке),характеризуемых: 1-й слой (супесь)—а₀₁=0,008см²/кГ;2-й слой (суглинок)—а₀₂=0,012см²/кГи 3-й слой (мощная толща глин)—а₀₃ =0,015см²/кГ.

При отношении сторон площади подошвы l/b=3,2/1,6=2по таблице 29для средней осадки (при₀=0,3) находимA_m=1,6.

Тогда мощность эквивалентного слоя грунта

h_э= A_m b= 1,6  1,6=2,56 м.

Рис. 12.3 Иллюстрация расчета осадок фундамента

на слоистых напластованиях грунтов

Высота эквивалентной эпюры уплотняющих давлений 2 h_э=2 2,56=5,12м.

Величина расчетного (сверх природного) давления на грунт равна

P=p₀ -  h_ф = 2 – 0,0018  150= 1,73кГ/см².

Для определения полной стабилизированной осадки фундамента необходимо знать величину среднего относительного коэффициента сжимаемости на всю ак­тивную зону сжатия.

По профилю напластований грунтов (см. рис. 12.3)определяем расстояниеz от серединыкаждого слоядо глубины 2h_э:

Z₁=5,12 - 1= 4,12 м;

Z₂=5,12 -2,0 -0,75=2,37 м

Z₃=1,62/2=0,81 м.

Величину среднего относительного коэффициента сжимаемости вычисляем по формуле

Тогда величина полной стабилизированной осадки фундамента на трехслойной толще грунтов

S =256  0,0098  1,73 = 4,3 см

Таблица 12.3

Значения коэффициента эквивалентного слоя a

12.2 Свойство просадочности лессовых грунтов

Основными количественными критериями просадочности являются следующие величины: относительная просадочность _sl, начальное просадочное давлениеР_sl, начальная просадочная влажностьW _sl.

• Относительная просадочность _sl,определяемая по результатам компрессионных испытаний в условиях полного водонасыщения грунта (замачивания) и при определенном давлении:

,

где h_пр – высота образца при природной влажности, обжатого давлением от внешней нагрузки и собственного веса грунтаР=_zp + _zg при компрессионных испытаниях (в условиях невозможности бокового расширения),

h_w – высота того же образца после пропуска через него воды с сохранением заданного давления,

h₀ - высота того же образца грунта, обжатого природным давлениемР_zgпри естественной влажности в условиях невозможности бокового расширения при естественной влажности, обжатого природным давлениемP_zg.

Грунт считается просадочным, если _sl0.01.

Рис. 12.4 Деформация лессовых пород (просадка) при увлажнении

1- участок породы под нагрузкой, равной сумме природного давления и давления от сооружения; 2 – участок породы после увлажнения; участок компрессии породы после просадки

• Начальное просадочное давление Р_sl представляет собой минимальное давление, при котором начинает проявляться просадка при полном водонасыщении грунта.Начальное просадочное давлениепри лабораторном испытании грунтов определяется по давлению, при котором_sl=0.01. Для этого строят графики _sl= f(P_zp) по данным компрессионных испытаний и определяютР_sl .

Рис.12.5 Определение начального просадочного давления:

а – изменение высоты образца h в условиях компрессионных испытаний;

b – определение величины просадочности

Проведение компрессионных испытаний на просадочность позволяет определить тип грунтовых условий по просадочности:

Iтип - просадка от собственного веса грунта не превышает 5 см, просадка возникает только от внешней нагрузки.

IIтип – кроме просадки от внешней нагрузки, просадка от собственного веса грунта составляет более 5 см.

• Начальная просадочная влажность W _sl – это минимальная влажность, при которой проявляются просадочные свойства грунтов.

Схема исследований на просадочность для получения количественных характеристик.

По результатам компрессионных испытаний необходимо построить следующие зависимости:

1. График зависимости относительной деформации е=h/hот внешней нагрузки σ:

а) при естественной влажности,

б) просадка образца при замачивании,

в) при полном водонасыщении.

2. Графики зависимости относительной деформации от давления по методу двух кривых – одновременные испытания двух образцов при естественной влажности и при полном водонасыщении, взятых с одной и той же глубины (рис.12.6):

а

Рис. 12.6 Компрессионные кривые лессовых пород при испытаниях по методу одной кривой (а) и двух (б) кривых.

1-кривая для образца естественной влажности; 2- кривая для образца, искусственно увлажненного.

2. График зависимости относительной просадочности от давления _sl= f(P_zp) для данной глубины отбора образцов – рис.13.2(б). По графику определяется также относительное просадочное давление при Р=Р_быт, и при Р=3 кГ/см².

3. Графики зависимости относительной просадочности от давления _sl= f(P_zp) для разных глубин отбора образцов. По графикам определяется начальное просадочное давление для данных глубин отбора образцов.

Расчет величины просадки от сооружения.

Суммарная вертикальная деформация складывается из двух величин:

S=S₀+S_SL,

где S₀– осадка основания, определяемая по схеме для непросадочных грунтов,

S_SL – просадка грунта от внешней нагрузки и собственного веса грунта.

Просадка грунтов основания при увеличении влажности определяется по формуле:

S_sl=_sli*h_i *K_{sli ,}

где _sli – относительная просадочностьi-ого слоя грунта, определяемая при компрессионных испытаниях,

h_i– мощностьi-ого слоя грунта,

K_sli – коэффициент, определяемый в зависимости от размеров фундамента:

K_sli =1 дляb>12м,

Для b< 3м

K_sli= 0.5+1,5(P-P_sli) /P_0,P₀= 100кПа = 1 кГ/см².

Р – среднее давление под подошвой фундамента,

P_sli– начвльное просадочное давлениеi-ого слоя грунта.

Для промежуточных значений размеров фундамента K_sliопределяется интерполяцией.

Задача.

Определить просадку ленточного фундамента шириной b=2м при замачивании сверху. Давление на подошве фундамента Р = 3,5 кГ/см² = 350 кПа = 0,35Мпа. На разрезе участка с глубины 2м отмечена лессовидная глина до глубины 4м от поверхности. Глубина заложения фундамента 2м, фундамент закладывается в насыпном грунте с объемным весом= 1,94 Г/см².

Таблица 12.4

Основные физические характеристики лессовидной глины.