Главная »
Книжные издания1 2 3 4 ...
48 Происхождение и состав грунтов
Апрельский (1985 г.) Пленум ЦК КПСС и июньское совещание (1985 г.) в ЦК КПСС прставили задачу всемерной интенсификации народного хозяйства на основе широкого внедрения достижений научно-технического прогресса. Важную роль в осуществлении этой задачи призвано сыграть капитальное строительство, составной частью которого является фундаменто строение.
Использование последних достижений науки и техники для совершенствования конструкций и технологии возведения фундаментов и подземных сооружений позволит повысить их надежность и снизить стоимость строительства в целом.
Со времени выхода в свет справочников проектировщика Основания и фундаменты (1964 Г.) и Сложные основания и фундаменты (1969 Г.) прошло более 15 лет. За этот период появилось много новых конструктивных решений в области фундаментостроения, во многом пересмотрены и уточнены методы расчета, разработаны новые методы строительства, такие, например, как способ стена в грунте , разработаны методы расчета фундаментов для сейсмических районов.
С появлением новых методов строительства, а также строительных конструкций и механизмов требуется более тщательное технико-экономическое сравнение возможных вариантов решений оснований и фундаментов, -что является особенно важным в связи с резко возросшим объемом капитального строительства. Следует также отметить, что в последние годы под строительство отводятся все чаще площадки со сложными для строительства инженерно-
геологическими условиями. В то же время вследствие увеличения пролетов в промышленном строительстве и числа этажей в гражданском строительстве резко возрастают нагрузки на фундаменты. Эти обстоятельства повышают ответственность проектировщиков при выборе и расчете фундаментов.
В настоящее время имеются ГОСТы и СНиП, Руководства и Р1нструкции практически по всем конструкциям и видам работ, встречающимся в фундаментостроения. Объем этих документов составляет десятки печатных листов. Составители Справочника, в котором объединены все основные вопросы фундаментостроения, стремились дать проектировщикам необходимые данные для выбора технико-экономически обоснованного решения, проектирования оснований и фундаментов и осуществления авторского надзора в период строительства. Коллектив авторов Справочника, состоящий из научных работников и проектировщиков, составлявших нормативные документы и использующих их при проектировании, ставил перед собой задачу облегчить, пользование нормативными документами, способствовать внедрению наиболее прогрессивных конструкций и методов работ, нащедщих прнмспе ыие в последние годы.
Все замечания и пожелания относите.1ьно содержания Справочника, которые будут с благодарностью приняты авторами, просьба направлять по адресам: 109389, Москва, Д<;-389, 2-я Институтская, д. 6, НИИ оснований или 125843, ГСП, Москва, 4-80, Волоколамское шоссе, д. 1, ГПИ Фундамеытпррект.
О С Н О В Ы Е УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
А а В
% В.С B.SL B.SW B.SH b с
площадь;
расстояние (длина);
ширина подвала (сооружения);
ширина замачиваемой площади:
нижняя граница сжимаемой толщи; нижняя граница просадочной толщи; нижняя граница зоны набухания; нижняя граница зоны усадки; ширина подошвы фундамента; удельное сцепление грунта; коэффициент консолидации;
степень разложения органического вещества;
отметка планировки;
диаметр фундамента; глубина заложения фундамента от уровня планировки; глубина подвала от уровня планировки;
расчетная глубина сезонного промерзания грунта;
нормативная глубина промерзания; глубина заложения фундамента от поверхности вриподного вельеФа;
di -
Е -е -
F .F
F.L -
глубина расположения уровня подземных вод;
приведенная глубина заложееля фундамента от пола подвала; модуль деформации грунта; коэффициент пористости грунта; экс-цеьтриситет равнодействующей внешней нагрузки по отношению к центру но-дошвы фундамента; расчетное значение силы;
сила предельного сопротивления основания, соответствующая исчерпанию его несущей способиостн; вертикальная составляющая силы; горизонтальная составляющая силы; силы, действующие по плоскости скольжения, соответственно сдвигающие н удерживающие (активные и реактив-
отметка подошвы фундамента;
сила на единицу длины элемента (фуи-
дамеита); етрела ироюбм
Основные условные обозначения
g -н -
н
[sh h
P -
Psl -
Q - R -
.sh -su ~
собственный вес фундамента; модуль сдвига;
ускорение свободного падения; толщина линейно-деформируемого слоя; глубина cacHMaeMOF толщи; толщина слоя просадочных грунтов
(просадочная толща); толщина зоны усадки;
толщина зоны набухания;
высота; толщина слоя грунта;
толщина зоны иросадкн [fii g - от
собственного веса; h - от внешней
нагрузки);
подъем основания при набухании грунта;
момент инерции сечения; показатель текучести грунта;
относительное содержание в грунте органических веществ;
крен фундамента; (сооружения); уклон поверхности, кровл^} пласта свободной поверхности потока н т. д.; радиус инерции сечения;
коэффициент жесткости; коэсрфнциент фильтрации; коэффициент постели;
длина здания (сооружения); длина подошвы фундамента; момент; масса;
коэффициент изменения объема; продольная сила; сила, нормальная к подошве фундамента;
то же, на единицу длины; число слоев грунта; пористость грунта; среднее давление под подошвой фундамента;
- начальное просадочное давление;
- давление набухания;
поперечная сила;
- равномерно распределенная вертикальная нагрузка;
расчетное сопротивление грунта основания;
- расчетное значение предела прочности
на одноосное сжатие; -радиус;
- статический момент сечения;
- степень влажности грунта;
- осадка основания;
- средняя осадка основания;
- осадка основания при высыханни набухшего грунта;
- суффозионная осадка;
просадка;
предельное значение деформации основания (ig -по технологическим требованиям; S-по условиям прочности, устойчивости я трещиностойкости конструкций соорулсения);
eg
X -X -
a
T - термодинамическая температура; /-температура; время;
и - периметр; избыточное давление в норовой воде; V - объем;
о --скорость (линейная); W - мсмент сопротивления сечения; работа; ж - Рлажность грунта пр-1родная; сср - влажность на границе пластичности
(раскатывания); W - влажность на границе текучести;
конечная (установившаяся) влажность; влажность, соответствующая полному всдонасыщеиию;
начальная просадочная влажность; влажность на пределе усадкц;
среднее значение характеристики грунта;
нормативное значени- характеристики;
- расчетное значение характеристики;
- глубина (расстояние) от подошвы фун- дамента; плечо пары внутренних сил;
- доверительная вероягнссть (обеспеченность) расчетных значений характеристик; коэффициент лине-. 1кого расширения:
- степень изменчивости сжимаемости основания;
- плоский угол;
удельный вес грунта; угол сдвига;
удельный вес грунта в cyxo-s состоянии;
-удельный вес частиц грунта;
- удельный вес грунта при полном водо-насыщении;
- удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды;
коэффиц1гент условий работы;
коэффициент наделсности по нагрузке; 7,, - коэффрщпент надежности по материалу;
- коэффициент надежности по грунту;
- коэффициент надежности по назначению сооружения;
- относительная глубина положения рассматриваемой точки от подошвы фундамента;
q= i соотношение сторон прямоугольного фундамента; угол поворота;
длина волны; относитэльное заглубление фундамента (A=d/7); коэффициент трения; коэффициент Пуассона; плотность грунта; крналзна; гглотность грунта в сухом состоянии;
плотность частиц грунта; плотность грунта обратной засыпки; нормальное напряжение; касательное напряжение; угол внутреннего треьия грунтсг.
У
p -Pd
Ps -
Pbf a
r,
Ф
Глава L
Грунты - горные породы, являющиеся объектом инженерно-строительной деятельно-сти человека и используемые как основание, среда или материал для возведения сооружений.
По происхождению (генезису) горные породы делятся на магматические, осадочные и метаморфические [2]. Магматические (изверженные) породы, образовавшиеся в результате застывания магмы, имеют кристаллическую структуру и классифицируются как скальные грунты. Осадочные породы, образовавшиеся в результате разрушения (выветривания) горных пород и осаждения продуктов выветривания из воды или воздуха, могут быть скальными и нескальными. Метаморфические породы - это претерпевшие изменения под влиянием высоких температур и больших давлений магматические и осадочные породы; характеризуются они наличием жестких, преимущественно кристаллизационных связей и классифицируются как скальные грунты.
Осадочные грунты по своему происхождению делятся на континентальные и морские отложения. При этом к морским относятся отложения современных и древних морей. Древние морские отложения - это мелы, песчаники, известняки, доломиты, мергели, юрские и девонские глины и др.
В зависимости от возраста грунты относят к различным геологическим системам. Самыми молодыми осадочными грунтами являются отложения четвертичной системы (Q). Более древние грунты относятся к следующим системам: неоген (N), палеоген (р), меловая- (К), юрская (J), триасовая (Т), пермская (Р), каменноугольная (С), девонская (D), силурийская (S), ордовикская (О), кембрийская (С).
В инженерной деятельности чаще используются четвертичные осадочные грунты, которые подразделяются на генетические типы, приведенные в табл. 1.1.
Грунты, как правило, являются трехфазными системами и состоят из твердых частиц, поры между которыми заполнены водой и газом. Строительные свойства грунтов определяются минералогическим и гранз^лометриче-ским составом, структурой, текстурой и состоянием в природном залегании.
При изучении состава грунтов выделяют
ТАБЛИЦА 1.1, ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ ГРУНТОВ ЧЕТВЕРТИЧНОГО ВОЗРАСТА
Типы грунтов
Обозначение
Аллювиа.пьные (речные отложения) . .
Озерные............
Озерно-аллювнальные........
Делювиальные (отложения дождезы.х н талых вод на склонах и у подножия возвышенностей) ...........
А.тлювиально-делювиаль.чые .....
Эоловые (осаждения из воздуха): эоловые пески, лёссовые грунты ........
Гляциальныс (ледниковые отложения) Флювиогляциальные (отложения ледниковых потоков) . ..... .....
Озерио-ледниковые........
Элювиальные (продукты выветривания горных пород, оставшиеся ьа месте образования) .............
Элювиально-делювиальн:.1е . . . . . .
Пролювиальные (отложения бурных дождевых потоков в горных областях) . . .
Аллювиально-пролювиаль ые.....
Морские .
P ap m
четыре основные группы образований: первичные минералы - кварц, полевые шпаты, слюды и др.; глинистые (вторичные) минералы, образовавшиеся в процессе выветривания магматических и метаморфических пород; соли - сульфаты (гипс, ангидрит и др.), карбонаты (кальцит, доломит и др.), галоиды; органические вещества.
Под структурой грунта понимают размер, форму и количественное соотношение слагающих его частиц, а также характер связи между ними. Размер частиц и их количественное соотношение в грунте определяют на основе гранулометрического (зернового) анализа. Содержание каждой фракции выражается в процентах от массы высушенной пробы грунта. По характеру структурных связей выделяют грунты с жесткими (кристаллизационными) связями и грунты с водно-коллоидными связями [2]. кристаллизационные связи развиты в магматических, метаморфических и осадочных сцементированных породах, т. е. в скальных грунтах. Водно-коллоидныесвязи характерны для глинистых грунтов.
Под текстурой грунтов понимают пространственное расположение элементов грунта с разным составом и свойствами. Текстура характеризует неоднородность строения грунта в пласте (например, слоистые текстуры песча-но-глинистых грунтов). Текстурные особенности грунтов определяют пути фильтрации воды, интенсивность и направление деформаций сдвига массива грунта.
1.2. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ
LS.L Ха;*актеристики шютности грунтов ш плотности их сложения
Одной из основных характеристик грунта является плотность. Для грунтов различают: плотность частиц грунта ps - отношение массы сухого грунта (исключая массу воды в его порах) к. объему твердой части этого грунта; плотность грунта р - отношение массы грунта (включая массу воды в порах) к занимаемому этим грунтом объему; плотность сухого грунта Pd - отношение массы сухого грунта (нс=ключая массу воды в его порах) к занимаемому этим грунтом объему (включая имеющиеся в этом грунте поры). Плотность частиц песчаных и пылевато-глинистых грунтов приведена в табл. 1.2.
. ТАБЛИЦА 1.2. ПЛОТНОСТЬ ЧАСТИЦ ПЕСЧАНЫХ И ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ
Грунт | | |
диапазон | средняя |
.Йесйк . .... | 2,65-2,67 | 2,66 |
Супесь ..... | 2,68-2,72 | 2,70 |
Сутттол . ... | 2,69-2,73 | 2,71 |
Глина... .... | 2,71-2,76 | 2,74 |
Плотность Грунта определяется путем отбора проб грунта ненарушенного сложения и последующего анали.за в лабораторных условиях. В полевых условиях плотность грунта определяется зондированием и радиоизотопным методом, а для крупнообломочных грунтов - методом шурфа-лункп .
Плотность сложения грунта (степень уплотненности) характеризуется пористостью п или коэффициентом пористости е и плотностью сухого грунта (табл. 1.3). Плотность сло-
ТАБЛИЦА 1.3. РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ ., ОСНОВНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ
Характеристики | Формула |
Плотность сухого грунта, г/см (т/м^) П.орйстость, % | п=(1-р^/р^) 100 |
Коэффициент пористости | е=п/(100-п) или |
Полная влагоемкость | |
Степень влажности | |
Число пластичности | 1 p~W -Wp |
Показатель текучесги | 1 J =(И'-Lip )/(:;-rj?ip) |
жения песчаных грунтов определяется также в полевых условиях с помощью статического и динамического зондирования.
1.2.2. Влажность грунтов и характеристики пластичности пылевато-глинистых грунтов
Влажность грунтов определяют высушиванием пробы грунта при температуре 105 °С до постоянной массы. Отношение разности масс пробы до и после высушивания к массе абсолютно сухого грунта дает значение влажности, выражаемое в процентах или долях единицы. Долю заполнения пор грунта водой - степень влажности Sr рассчитывают по формуле (см. табл. 1.3). Влажность песчаных грунтов (за исключением пылеватых) изменяется в неболь, ших пределах и практически не влияет на прочностные и деформационные свойства этих грунтов.
Характеристики пластичности пылевато-глинистых грунтов - это влажности на границах текучести и раскатывания Wp, определяемые в лабораторных условиях, а также число пластичности h и показатель текучести II, вычисляемые по формулам (см. табл. 1.3). Характеристики Wl, Wp и h являются косвенными показателями состава (гранулометрического и минералогического) пылевато-глинистых грунтов. Высокие значения этих характеристик свойственны грунтам с большим содер-лчанием глинистых частиц, а также грунтам, в минералогический состав которых входит монтмориллонит.
1.3. КЛАССИФИКАЦИЯ ГРУНТОВ
Грунты оснований зданий и сооружений подразделяются на два класса [1]: скальные (грунты с жесткими связями) и нескальные (грунты без жестких связей).
В классе скальных грунтов выделяют магматические, метаморфические и осадочные породы, которые подразделяются по прочности, размягчаемости и растворимости в соответствии с табл. 1.-4. К скадьцьщ грунтам, прочность которых в водонасышенном состоянии менее 5 МПа (полускальные), относятся глинистые сланцы, песчаники с глинистым цементом,. алевролнты, аргиллиты, мергели, мелы. При водонасыщенин прочность этих грунтов может снижаться в 2-3 раза. Кроме того, в классе Скальных грунтов выделяются такл<е искусственные- закрепленные в естественном залега-нии трещиноватые скальные и нескальные грунты. Эти грунты подразделяются поспособу закрепления (цементация, силикатизация,
f .5. Классификация .грунтов
ТАБЛИЦА 1.4. КЛАССИФИКАЦИЯ СКАЛЬНЫХ ГРУНТОВ
Грунт
Показатель
По преОелу прочности на одноосное сжатие 6 впдонасыщенном состоянии, МПа
<1 %. Крупюобломочные а песчаные груйты классифицируются по гранулоглетраческому составу (табл. 1.5 и по степени влажности (табл.
Т.БЛИЦА 1.8. ПОДРАЗДЕ.Т1ЕНИЁ КРУПНООБЛОЛЮЧНЫХ и ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО СТЕПЕНИ ВЛАЖНОСТИ 5
Весьма низкой прочности
Очень прочный , . . . | | | |
Прочный . | 120.>/?р>50 50>i?>15 | Груп-в | Степень вдажяостя- |
Средней прочности . . . | | |
Малопрочный , . . , . . | 15>R>S С | Маловлажный . . . | |
Пониженной прочности . . | | Влажный . | |
Низкой прочности . . , . | | Насыщенный водой , . . | |
i?,<l
Яо коэффициенту раэмягчаемостш в воде
Неразмягчаемый Размягчаемый
По степени растворимости g воде (осадочные сцементированные), г1л
Нерастворимый
Труднорастворимый Среднерастворимый Легкорастворимый
Растворимость менее 0.01
Растворимость 0,01-1 1-10
более 10
битумизация, смолизация, обжиг и др.) и по пределу прочности на одноосное сжатие после закрепления так же, как и скальные грунты (см. табл. 1.4).
Нескальные грунты подразделяют на крупнообломочные, песчаные, пылевато-глинис-тые, биогенные и почвы.
К крупнообломочным относятся несцементированные грунты, в которых масса обломков крупнее 2 мм составляет 50 % и более. Песчаные- это грунты, содержащие менее 50% частиц крупнее 2 мм и не обладающие свойством пластичности (число пластичности /р<
ТАБЛИЦА 1.5. КЛАССИФИКАЦИЯ КРУПНООБЛОМОЧНЫХ И ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОМУ СОСТАВУ
Грунт | Размер частиц, мм | Масса частиц, % от массы воздушно-сухого грунта |
Круйнообломочный; валунный (глыбовый) галечниковый (щебенистый) ....... гравийный (дресвяный) | >200 >10 >2 J | >50 |
| | |
гравелисты! . , s . крупный . . . . в . средней крупности , . мелкий , ..... ав и а о 0 с | >o,s >0,25 >0,1 | >25 >50 >50 >75 <7S |
Свойства крупнообломочного грунта яр-и содержании песчаного заполнителя более 40 7о и пылевато-глинистого более 30 % определяются свойствами заполнителя а -адогут устанавливаться по испытанию заполнителя. При меньшем содержании заполнителя свойст-ва крупнообломочного грунта устанавливают испытанием грунта в целом. При определении свойств песчаного заполнителя учитывают следующие его характеристики - влажность, плотность, коэффициент пористости, а пылева то-глинистого заполнителя - дополнительно число пластичности и консистенцию.
Основным показателем песчаных грунтов, определяющим их прочностные и деформационные свойства, является плотность сложения. По плотности сложения пески подразделяются по коэффициенту пористости е, удельному сопротивлению грунта при статическом зондировании qc и условному сопротивлению грунта при динамическом зондировании qd (табл. 1.7).
При относительном содержании органического вещества 0,03</от<0,Г песчаные грунты называют грунтами с примесью органических веществ. По степени засоленности крупнообломочные и песчаные грунты подразделяют на незасоленные и засоленные. Крупнообломочные грунты относятся к засоленным, если суммарное содержание легко- и средне-растворимых солей (% от массы абсолютно сухого грунта) равно или более:
2 % - при содержании Песчаного заполни-теля менее 40% или пылевато-глинистОго заполнителя менее 30 %;
0,5 % - при содержании песчаного заполнителя 40 % и более; .
5 % - при содержании пылевато-глинисто-го заполнителя 30 \ и более.
Песчаные грунты относятся к засоленным, если суммарное содержание указанных солей составляет 0,5 % и более.
Пылевато-глинистые грунты подразделяют ш тащ пластичности h (табл. 1.8) и по кон-
Т'-АБ;ЛИЦА 1.7. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЕСЧАНЫХ . ГРУНТОВ ПО ПЛОТНОСТИ СЛОЖЕНИЯ
Песок | Подразделение по плотности сложения |
| | | |
| | плотный | средней плотности | |
Г/о коэффициенту порастасти | |
Гравелистый, крупный и средней крупности -Мелкий . . . Пылеватый , | й<0,55 е<0,б е<0,6 | 0,55<(. 0,7 0,б<е<0,75 (),6<:е<П,8 | e>()J on, 75 в>0,8 |
ТАБЛИЦА 3.9. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ПО ПОКАЗАТЕЛЮ ТЕКУЧЕСТИ
По удельному сопротивлению грунта, МПа, под наконечником (конусом) зонда при статическом зондировании
Крупный и средней крупности независимо от влажности . . Мелкий независимо от влажности Пылеватый:
маловлажный
и влажный
водонасы-
15>->5 12>(7>.4
С
По условному динамическому сопротивлению грунта, МПа, погружению зонда при динамическом зондировании
Крупный и средней крупности независимо . от влажности . , Мелкий:
маловлажный
и влажный
водонасы- щенный Пылеватый мало-1злажный и влажный . ....
ТАБЛИЦА 1.8. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ПО ЧИСЛУ ПЛАСТИЧНОСТИ
>12,5 | i2,5>>3,5 | |
| | n>,>3 | |
| | 8,5:;.,>.2 | |
| | 8,5>р.2 | |
Грунт | Число п л а ст и ч н ости , |
0/ /0 |
Супесь . . ...... | 1</р^7 |
Суглинок ....... | 7</р<17 |
Глина , ....... | /р>17 |
спстенции, характеризуемой показателем текучести II (табл. 1.9). Среди пылевато-глинистых грунтов необходимо выделять лёссовые грунты и илы. Лёссовые грунты - это макропористые грунты, содержащие карбонаты кальция и способные при замачивании водой давать под нагрузкой просадку, легко размокать и размываться. Ил - водонасыщенный современный осадок водоемов, образовавшийся в результате протекания микробиологических процессов, имеюший влажность, превыша1ош,ую влажность на границе текучести, и коэффициент пористости, значения которого приведены в табл. 1.10.
Грунт | Показатель текучести |
Супесь: | |
твердая ...... | |
пластичная ..... | |
текучая ...... | |
Суглинок н глина: | |
твердые . ..... | |
полутвердые , . . | 0</.С0,25 |
тугопластичные , , . | 0,25</2; й:0,5 |
мягкопластичные . . . | 0,5</20,75 |
текучепластичные . . | 0,75<7,<l |
текучие . ..... | |
ТАБЛИЦА 1.10. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ИЛОВ ПО КОЭФФИЦИЕНТУ ПОРИСТОСТИ
| | Коэффициент |
УХЛ | | пористости |
Супесчаный . . . | | е>0,9 |
Суглинистый | | е>1 |
Глинистый | - | е>1,5 |
Пылевато-глинистые грунты (супеси, суглинки и глины) называют грунтами с примесью органических веществ при относительном содержании этих веи!,еств 0,05</от<0,1. По степени засоленности супеси, суглинки и глины подразделяют на незасоленные и засоленные. К заселенным относятся грунты, в которых cyiM*iapHoe содерлсание легко- и среднераство-римых солей составляет 5 % и более.
Среди пылевато-глинистых грунтов необходимо выделять грунты, проявляющие специфические неблагоприятные свойства при замачивании; просадочные и набухающие. К про-с ад очным относятся грунты, которые под действием внешней нагрузки или собственного веса при замачивании водой дают осадку (просадку), и при этом относительная просадоч-ность 8sz>0,01. К набухающим относятся грунты, которые при замачивании водой или химическими растворами увеличиваются в объеме, и при этом относительное набухание без нагрузки Ss№>0,04.
В особую группу в нескальных грунтах выделяют грунты, характеризуемые значительным содержанием органического . вещества: биогенные (озерные, болотные, аллювиально-болотные). В состав этих грунтов входят за-торфованные грунты, торфы н сапропели. К за-торфованным относятся песчаные и пылевато-глинистые грунты, содержащие в своем составе 10-50 % (по массе) органических веществ. При содержании органических веществ 50 % и
1.4. Деформируемость грунтов при сжатии
более грунт называется торфом. Сапропели (табл. 1.11)--пресноводные илы, содержащие более 10 % органических веществ и имеющие коэффициент пористости, как правило, более 3, а показатель текучести более 1.
ТАБЛИЦА 1.И. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ САПРОПЕЛЕИ ПО ОТНОСИТЕЛЬНОМУ СОДЕРЖАНИЮ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА
Сапропель | Относительное содержание вещества |
Минеральный . ... | |
Средиеминеральный | |
Слабоминеральный . . | |
Почвы - это природные образования, слагающие поверхностный слой земной коры и обладающие плодородием. Подразделяют почвы по гранулометрическому составу так же, как крупнообломочные и песчаные грунты, а по числу пластЕЩНости, как пылевато-глинистые грунты.
К нескальным искусственным грунтам относятся грунты, уплотненные в природном залегании различными методами (трамбованием, укаткой, виброуплотнением, взрывами, осушением и др.), насыпные и намывные. Эти грунты подразделяются в зависимости от состава и характеристик состояния так же, как и природные нескальные грунты.
ТА Б Л
Скальные и нескальные грунты, имеющие отрицательную температуру и содержащие в своем составе лед, относятся к мерзлым груй-там, а если они находятся в мерзлом состоянии от 3 лет и более, то к вечномерзлЫм.
1.4. ДЕФОРМИРУЕМОСТЬ ГРУНТОВ ПРИ СЖАТИИ
Характеристикой деформируемости грунтов при сжатии является модуль деформации, который определяют в полевых и лабораторных условиях. Для предварительных расчетов, а также и окончательных расчетов оснований зданий и сооружений П и III класса допускается принимать модуль деформации по табл. 1.12 и 1.13.
ТАБЛИЦА 1.12. НОРМАТИВНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ МОДУЛЕЙ ДЕФОРМАЦИИ Е ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ
Песок | Значения Е. Л1Па, при коэффициенте пористости е |
0,45 | 0,55 | 0,65 | 0,75 |
Гравелистый, | | | | | |
ный и средней | | | | | |
ности | | | | | |
| | | | | 18 |
Пылеватый | а > | | 28 | | И |
Примечание. Значения Е приведены, для кварцевых песков, содержащих не более 20 % полевого шпата F не более 5 % в сумме различных, примесей (слгоды, глауконита и пр.).
ЦА 1.13. НОРМАТИВНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ МОДУЛЕЙ ДЕФОРМАЦИИ Е ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ
Возраст и происхождение грунтов | Грунт | Пока.чатель текучести | Значения E, МПа, при коэффициенте пористости е |
0.35 | 0,45 | 0,55 | 0,65 | 0,75 | 0,85 | 0,95 | 1.05 | | | |
Четвертичные отложения: аллювиальные, делювиальные, озер-но-аллюви-альные | | 0 <0,75 | | | | | | | | | | | |
Суглинок | 0</£<0,25 0,25</ S:0,5 0,5</ <0,75 | | 34 32 | 27 25 | 22 19 17 | 17 14 12 | 14 11 | | | | | |
Глина | 0,25</£<€:0,5 | | | | 24 21 | 21 18 15 | 18 15 12 | 15 12 9 | 12 9 7 | | | |
флювиогляциальные | | | | | | | И | | | | | | |
Суглинок | 0,5</£0,75 | | 40 35 | 33 28 | 27 22 17 | 21 17 13 | 14 10 | | | | | |
моренные | Супесь и суглинок | | | | | | | | | | | | |
Юрские отложения оксфордского яруса | Глина | -0,25< J2; 0 0,25</j <0,5 | | | | | | | 27 24 | 25 22 | 22 1-9 | 15 12 | |
Примечай и е. Значения Е не распространяются на лёссовые грутш.
1.4J, Определение модуля деформации в полевых условиях
Модуль деформации определяют испытанием грунта статической нагрузкой, передаваемой на штамп [3]. Испытания проводят в шурфах жестким круглым штампом площадью
Рис. 1.1. Зависимость осадки штампа л от дапле- - ния р
О
77Г77Г-777
и и
Рис. 1.2. Схема испытания грунта ярессиометром
У - резиновая камера; 2 - скважина; 3 - шлнг; 4 - баллон сжатого воздуха; 5 - Измерительное устройство
Рис. 1.3. Зависимость де- формаций стенок скважины Дг от давления р
А Г, Mhf
-р',МПо
5000 см, а ниже уровня грунтовых вод и на больших глубинах - в скважинах штампом площадью 600 см. Для определения модуля деформации используют график зависимости осадки от давления (рис. 1.1), на котором выделяют линейный участок, проводят через него осредняющую прямую и вычисляют модуль деформации Е в соответствии с теорией линейно-деформируемой среды по формуле
Я= (1 - V2) C0rfA;7/As, (I.I)
где V - коэффициент Пуассона (коэффициент поперечной деформации), равный 0,27 Г;ля крупнообломочных грунтов, 0,30 для песков н супесей, 0,35 для суглинков и 0,42 для глин; ш - безразмерный коэффициент, равный 0,79; d -диаметр штампа; Др - приращение давления на штамп; As - приращение осадки штампа, соответствующее Др.
При испытании грунтов необходимо, чтобы толщина слоя однородного грунта под штампом была не менее двух диаметров штампа.
Модули деформации изотропных грунтов можно определять в скважинах с помощью прессиометра (рис. 1.2) [3]. В результате испытаний получают график зависимости приращения радиуса скважины от давления на ее стенки (рис. 1.3). Модуль деформации определяют на участке линейной зависимости деформации от давления между точкой pi, соответствующей обжатию неровностей стенок скважины, и точкой Р2, после которой начинается интенсивное развитие пластических деформаций в грунте. Модуль деформации вычисляют по форму,де
Ekrplr, (1.2)
где /г - коэффициент; - начальйый радиус скважины; Ар - приращение давления; Дг-приращение радиуса, соответствующее Др.
Коэффициент k определяется, как правило, путем сопоставления данных прессиометрнн с результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта штампом. Для соорунсе-ний И и П1 класса допускается принимать в зависимости от глубины испытания h следующие значения коэффициентов k в формуле (1.2): при /г<5 м fe = 3; при ом</г<:10 м ft==2; при 10 м</г<20 м к-\,Ъ,
Для песчаных и пылевато-глинистых грунтов допускается определять модуль деформации на основе результатов статического и динамического зондирования грунтов. В качестве показателей зондирования принимают: прн статическом зондировании - сопротивление грунта погружению конуса зонда qc, а при динамическом зондировании - условное динами, ческое сопротивление грунта погружению кону= са Ца. Для суглинков и глин E~7qc и Е===6да; для песчаных грунтов E=3qc, а значения Е по данным динамического зондирования приведены в табл. 1.14. Для сооружений i и U класса
1.5. Прочность грунтов
.Т А Б л и Ц, А 1.14. ЗНАЧЕНИЯ МОДУЛЕЙ ДЕФОРМАЦИИ Е ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПОДАННЫМ 1,.. . ДИНАЛ1ИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ
Песок | Значения Е, МПа, при q , МПа |
| | | П | | 17,5 |
Крупный и средней крупности . . Мелкий ........... Пылеватый (кроме водонасыщен-ных) . ........... | 20-16 13 | 26-21 19 | 39-34 29 | 49-44 35 | 55-50 40 | 60-55 45 |
является обязательным сопоставление данных зондирования с результатами испытаний тех же грунтов штампами. Для сооружений III класса допускается определять Е только по результатам зондирования.
1,4.2. Определение модуля деформации в лабораторных условиях
В лабораторных условиях применяют компрессионные приборы (одометры), в которых образец грунта сжимается без возможности бокового расширения. Модзль деформации вычисляют на выбранном интервале давлений Ар = р2-Pi графика испытаний (рис. 1.4) по формуле
Eaed=ii-i-eo)/a, (Г.З)
где во - начальный коэффициент пористости . грунта; Р - коэффициент, учитываюцгий отсутствие поперечного расширения грунта в приборе й назначаемый в зависимости от коэффициента Пуассоча v (табл. 1.15); д - коэффициент уплотнения:
G = (ei -е2)/(Р2 -Pi)-
(1.4)
ТАБЛИЦА 1.15. СРЕ,ДНИЕ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПУАССОНА v И КОЭФФИЦИЕНТА р
грунт | | P=l~2vV(l-v) |
Песок и супесь . . | 0,30 | 0,74 |
Суглинок . , , . | О.З. -) | 0,62 |
Глина ..... | 0,42 | 0,40 |
Давление pi соответствует природному, а рз - предполагаемому давлению под подошвой фундамента.
Значения модулей деформации по компрессионным испытаниям получаются для всех грунтов (за исключением сильносжимаемых) заниженными, поэтому они могут использоваться для сравнительной оценки сжимаемости
Рнс. 1.4. Кривая испытания грунта на сжатие в компрессионном приборе
грунтов площадки или для оценки неоднородности по сжимаемости. При расчетах осадки эти данные следует корректировать на осноее
сопоставительных испытаний того же грунта в полевых условиях штампом. Для четвертичных супесей, суглинков и глин можно принимать корректирующие коэффициенты т (табл. 1.16), при этом значения Eoed пеобходн-мо определять в интервале давлений 0,1-0,2 МПа.
1.5. ПРОЧНОСТЬ ГРУНТОВ
Сопротивление грунта срезу характеризуется касательными напряжениями в предельном состоянии, когда наступает разрушение грунта [4]. Соотношение между предельными касательными т и нормальными к площадкам сдвига О' напряжениями выражается условием прочности Кулона-Мора
T = CTtgr-fc, (1.5)
где ф -ление.
угол внутреннего трения; с - удельное сцеп-
ТАБЛИЦА 1.16. КОЭФФИЦИЕНТЫ т ДЛЯ АЛЛЮВИАЛЬНЫХ, ДЕЛЮВИАЛЬНЫХ, ОЗЕРНЫХ И ОЗЕРНО-АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ГРУНТОВ ПРИ ПОКАЗАТЕЛЕ
ТЕКУЧЕСТИ Ij <в,75
Грунт | | Значения т. при | коэффициенте пористости е | |
0,45 | 0,55 . | 0,65 | 0,75 | 0,85 | 0,95 | 1,05 |
Супесь . ....... | | | | | | | |
Суглинок ....... | | | | | | | |
Глина . . , , ..... | | | | | | | |
Т-АБЛ-ЙЦА 1.17. НОРМАТИВНЫЕ ЗНАЧЕНИ>Ч УДЕЛЬНЫХ СЦЕПЛЕНИЙ с, кПа, И УГЛОВ №И.УТ1 ЕННЕГ0 ТРЕНИЯ Ф, град, ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ
Песок | са к | Значетяя с и ф при коэффициенте пористости е |
0,45 | 0,55 | 0,65 | 0,75 |
Грайелнстый и .рупиый | с Ф | 2 43 | | | |
Средней' крупности | с ф | 3 40 | 2 38 | | |
Мелкий | с ф | 5 38 | 4 36 | 2 32 | 0 28 |
Пылеватый | с ф | | 6 34 | | ) 26 |
плоскости в приборах одноплоскостного среза. Для получения ф и с необходимо провести срез не менее трех образцов грунта при различных значениях вертикальной нагрузки. По полученным в опытах значениям сопротивления срезу т строят график линейной зависимости т = [(а) и находят угол внутреннего трения ф и удельное сцепление с (рис. 1.5). Раз-
Примечание. Приведенные в таблице зна-<[ения относятся к кварцевым пескам (см- табл. 1.12).
Характеристики прочности ф и с определяют в лабораторных и полевых условиях. Для предварительных, а также окончательных расчетов оснований зданий и сооружений II и III класса допускается принимать значения ф и с по табл. 1.17 и 1.18.
1.5.1. Определение прочностных характеристик в лабораторных условиях
, Б практике исследований грунтов применяют метод среза грунта по фиксированной.
Рис. 1.5. Зависимость сопротивления срезу грунта % от нормального напряжения а
личают две основные схемы опыта: медленный срез предварительно уплотненного до полной консолидации образца грунта (консолидиро-ванно-дренированное испытание) и быстрый срез без предварительного уплотнения (некон-солидированно-недренированное испытание).
ТАБЛИЦА 1.18. НОРМАТИВНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ УДЕЛЬНЫХ СЦЕПЛЕНИЙ с, кПа, И УГЛОВ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ ф, град, ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ
ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЯ
Грунт | Показатель текучести | Характеристика | Значения с и ф при коэффициенте пористости е |
0,45 | 0,55 | 0,65 i 0,75 | 0,85 0,95 | 1,05 |
| 0</; <0,25 | с ф | 30 . | | 15 27 | 13 24 | | | |
0,25</2 <0,75 | с Ф | | 15 26 | 13 24 | | 9 18 | | |
Суглинок | 0< /£<0,25 | с Ф | 47 26 | 37 25 | 31 .24 | 25 23 | 22 22 | 19 20 | |
0,25</; <0,5 | с Ф | 39 24 | 34 23 | 28 22 | 23 21 | 18 19 | 15 17 | |
0,5</£<0,75 | с ф | | | 25 19 | 20 18 | 16 16 | 14 14 | 12 12 |
Глина | 0</<0,25 | с ф | | 81 21 | 68 20 | 54 19 | 47 18 | 41 16 | 36 14 |
0,25<7£<0,5 | с ф | | | 57-18 | 50 17 | 43 16 | . 37 14 | 32 11 |
0,5</£,<0,75 | с Ф | | - | 45 15 | 41 14 | 36 12 | 33 10 | 29 7 |
1 2 3 4 ...
48
