Файл: Грунтоведение_лекции.doc

Задача 23

При строительстве земляного полотна определить крутизну откоса насыпи, возводимой из моренного суглинка высотой Н=13 м. Угол внутреннего трения грунта φ=19°, общее сцепление с=3,2 Т/м² и объемный вес грунта γ=1,98 т/м³.

Для решения задачи воспользуемся методом Н.Н. Маслова в его аналитическом варианте. В этом случае абсцисса Х определяется по формуле:

,

где x_i, z_i – координаты рассматриваемой точки.

За начало координат принимаем бровку откоса 0, по вертикали располагаем ось Z, по горизонтали – ось X.

Данные, необходимые для построения кривой равнопрочного откоса заносим в таблицу, предварительно вычислив некоторые величины:

tgφ = tg 19°=0,344 ; tg²φ =0,12; ; γ·tgφ =0,68

Таблица 13.8

Вычисление абсциссы х

Рис. 13.14 Построение кривой равнопрочного откоса аналитическим методом

При назначении прямолинейных очертаний откосов следует помнить, что линия реального откоса должна находиться ниже построенной кривой равнопрочного откоса.

14 ПРОГНОЗНЫЕ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

14.1 Расчет оснований сооружений по несущей способности

I. Определить расчетное сопротивление грунтов основания r0 и ориентировочные размеры фундамента. Грунт основания имеет следующие физические характеристики:

Грунт – суглинок (ИГЭ №3)

Коэффициент пористости – =0,67 д.е.

Показатель текучести – I_L=0,35 д.е.

Степень влажности грунта (степень водонасыщенности грунта) – G=0,92 д.е.

Решение: Для определения расчетного сопротивления (R₀) пылевато- глинистых грунтов используется таблица 47 (3 прил. 3) Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01.83) стр.106.

Исходя из данных задачи:

1. По таблице находим значениеR₀для суглинка.

Для нахождения промежуточных значений R₀пользуемся интерполяцией:

,

где  иI_L- характеристики грунта, для которого ищется значениеR₀;₁и₂- соседние значения коэффициента пористости, в интервале между которыми находится коэффициент пористости рассматриваемого грунта;

R_0(1;0)иR_0(1;1)- табличные значенияR₀для ₁приI_L= 0 иI_L= 1 соответственно;R_0(2;0)иR_0(2;1)- то же для₂;

₁=0,5; R_0(1;0)=300; R_0(1;1)=250.

₂=0,7 R_0(2;0)=250; R_0(2;1)=180.

2.Определяем ориентировочные размеры фундамента-b, еслиN- нагрузка по обрезу фундамента 680 кН (68 т); глубина заложения фундаментаd_n = 3,5 м:

, b=

где А = площадь фундамента, м²;_ср.-средний объемный вес грунта и материала фундамента (_ср= 20 кН/м³);d_n- глубина заложения фундамента от поверхности природного рельефа (d_n = 3,5 м).

Для квадратного фундамента сторона его

Вывод: сторона квадратного фундаментаb=2 м.

II. Определить расчетное сопротивление грунта основания R и окончательные размеры фундамента, если ориентировочная ширина квадратного фундамента b = 2 м; среднее давление под подошвой фундамента Р = 400 кПа (40 т/м²); глубина заложения фундамента d_n = 3,5 м. Грунт основания неоднородный – песок пылеватый и суглинок (ИГЭ № 2б и 3), осредненное значение объемного веса грунта  = 193 кН/м³ (1,93 т/м³),

 = 24  – угол внутреннего трения;

С = 13 кПа (1,3 т/м²) – удельное сцепление;

I_L=0,35 д.е.b=2 м.

Отношение d/H> 4 (d- длина сооружения или его сторона, Н - высота).

Решение:

1. Определяем расчетное сопротивление грунта основания:

где _С1и_С2- коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 43 (3) Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01.83) стр.100.

_С1=1,2;_С2=1,0.

К - коэффициент, принимаемый равным:

К = 1, если прочностные характеристики грунта (и С) определены непосредственными испытаниями,

M_q,M_, М_с– коэффициенты несущей способности грунта, принимаемые по таблице 44 (4) Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01.83) стр.101.

M_q=3,87;M_=0,72; М_с=6,45.

К_z- коэффициент, принимаемый равным:

В < 10м К_z= 1,

_II– осредненное значение объемного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), 19,3 кН/м³ (ИГЭ № 2б и 3);

_II- то же для грунтов, залегающих выше подошвы, 15,6 кН/м³(ИГЭ № 1 и 2а);

С_II- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, 13 кПа;

d₁- глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:d₁=h_s+h_cf^. _cf/_II,

h_s-толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, 2 м;

h_cf– толщина конструкции пола подвала, 0,5 м;

_cf– расчетное значение удельного веса материала пола подвала, 20 кН/м³(бетон);

d₁=2+0,5^.20/15,6=2,64 м.

d_в- глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала (для сооружений с подвалом шириной В20 м и глубиной более 2 м принимаетсяd_в=2 м), 2 м.

2. Определяем нагрузку под подошвой фундамента:

N= Р^.А, где А - площадь фундамента; А=2²=4 м².

N= 400 кПа^.4 м²= 1600 кН (160 т).

3. Уточняем расчетное сопротивление грунта исходя из соотношения

0,95 RР1,05R;

411 400455

4. Так как неравенство не выполняется, рассчитываем новое Р, уточнив предварительные размеры фундамента, исходя из расчетного сопротивления грунта основанияR, определенного в п.1:

; А^I= 1,95²= 3,80 м²;= 421 кПа (42,1 т/м²).

5. Определяем расчетное сопротивление грунта основанияRс учетом новых размеров фундамента:

= 432 кПа (43,2 т/м²)

6. Проводим проверку неравенства:

0,95 RP1,05R;

411 421455.

Неравенство выполняется. Следовательно, выбираем квадратный фундамент со стороной b= 1,95 м и средним давлением под подошвой фундамента 421 кПа (42,1 т/м²).

Вывод: выбираем квадратный фундамент со сторонойb= 1,95 м и средним давлением под подошвой фундамента 421 кПа (42,1 т/м²).

III. Проверить несущую способность подстилающего слоя, если квадратный фундамент со стороной b=1,95 м заложен на глубине d_n=3,5 м. Среднее давление под подошвой фундамента составляет Р=421 кПа (42,1 т/м²). На глубине 4,8 м залегает суглинок с объемным весом  = 19,7 кН/м³, углом внутреннего трения  = 24^о; сцеплением С = 13 кПа (1,3 т/м²).

Решение. При оптимальном размере ширины фундамента с учетом несущей способности подстилающего слоя должно выполняться следующее условие:

_zp+_zgR_z

где _zpи_zg- вертикальные напряжения на глубинеzот подошвы фундамента соответственно дополнительное от нагрузки на фундамент и от собственного веса грунта кПа (т/м²);