Предельные деформации основания 4 страница

Рисунок 6.2 - Схема к расчету подъема основания при набухании грунта

Таблица 6.2

	#G0Коэффициент при отношении длины к ширине замачиваемой площади , равном
0,5
	0,58	0,50	0,43	0,36	0,29
	0,81	0,70	0,61	0,50	0,40
	0,94	0,82	0,71	0,59	0,47
	1,02	0,89	0,77	0,64	0,53
	1,07	0,94	0,82	0,69	0,77

6.2.14 Нижнюю границу зоны набухания , см (рисунок 6.2):

а) при инфильтрации влаги принимают на глубине, где суммарное вертикальное напряжение , (6.2.13) равно давлению набухания ;

б) при экранировании поверхности и изменении водно-теплового режима определяют опытным путем (при отсутствии опытных данных принимают равной 5 м).

При наличии подземных вод нижнюю границу зоны набухания принимают на 3 м выше начального уровня подземных вод, но не ниже установленного в позиции а).

6.2.15 Осадку основания в результате высыхания набухшего грунта , см, определяют по формуле

, (6.12)

где - относительная линейная усадка грунта -го слоя, определяемая в соответствии с 6.2.16;

- толщина -го слоя грунта, см;

- коэффициент, принимаемый равным 1,3;

- число слоев, на которое разбита зона усадки грунта, принимаемая в соответствии с 6.2.17.

Допускается принимать , определяемую без нагрузки, при этом =1,2.

6.2.16. Относительную линейную усадку грунта при его высыхании определяют по формуле

, (6.13)

где - высота образца грунта, см, после его максимального набухания при обжатии его суммарным вертикальным напряжением без возможности бокового расширения;

- высота образца, см, в тех же условиях после уменьшения влажности в результате высыхания.

6.2.17 Нижнюю границу зоны усадки определяют экспериментальным путем, а при отсутствии опытных данных принимают равной 5 м.

При высыхании грунта в результате теплового воздействия технологических установок нижнюю границу зоны усадки определяют опытным путем или соответствующим расчетом.

6.2.18 При расчетных деформациях основания, сложенного набухающими грунтами, больше предельных или недостаточной несущей способности основания должны предусматриваться следующие мероприятия в соответствии с подразделом 5.8:

- водозащитные мероприятия;

- предварительное замачивание основания в пределах всей или части толщи набухающих грунтов;

- применение компенсирующих песчаных подушек;

- полная или частичная замена слоя набухающего грунта ненабухающим;

- полная или частичная прорезка фундаментами слоя набухающего грунта.

6.2.19 Глубину предварительного замачивания, толщину частично заменяемого слоя набухающего грунта или частичной его прорезки назначают в зависимости от требуемого снижения деформаций от набухания.

6.2.20 При возведении фундаментов на предварительно замоченном основании из набухающих грунтов следует предусматривать устройство подушек из песка, щебня или гравия либо упрочнение верхнего слоя грунта связующими материалами.

6.2.21 Компенсирующие песчаные подушки устраивают на кровле или в пределах слоя набухающих грунтов при давлении, передаваемом на основание, не менее 0,1 МПа.

Для устройства подушек применяют пески любой крупности, за исключением пылеватых, уплотняемые до плотности в сухом состоянии не менее 1,6 т/м .

Компенсирующие песчаные подушки устраивают только под ленточные фундаменты, когда их ширина не превышает 1,2 м. Размеры подушки назначают по таблице 6.3.

Таблица 6.3

#G0Ширина фундамента , м	Ширина подушки , м	Высота подушки , м
0,5< 0,7	2,4	1,2
0,7< 1,0	2	1,15
1,0< 1,2	1,8	1,1

6.2.22 Уменьшение подъема фундамента на естественном основании из набухающих грунтов может обеспечиваться путем анкеровки фундамента с помощью свай, частично или полностью прорезывающих набухающий слой. При этом нагрузка, передаваемая сооружением, воспринимается совместно фундаментом и сваями, а предельные деформации (осадки, подъемы) этой конструкции не должны превышать предельных значений.

6.2.23 К числу конструктивных мероприятий относят увеличение жесткости и прочности сооружения путем разбивки его на отдельные отсеки осадочными швами. Отсек должен иметь правильную геометрическую форму в плане и одинаковую высоту. Увеличение жесткости и прочности достигается также введением железобетонных непрерывных поясов толщиной не менее 15 см, устраиваемых по высоте в нескольких уровнях. Пояса следует армировать каркасами, располагаемыми на уровне перекрытий или верха проема и полностью перекрывающими наружные стены. Пояса предусматривают при частичной прорезке набухающих грунтов; частичной замене набухающего грунта ненабухающим; устройстве компенсирующих подушек; предварительном замачивании набухающих грунтов.

6.2.24 Замену набухающего грунта производят местным ненабухающим грунтом, уплотняемым до заданной плотности. Проектирование оснований сооружений в этом случае должно выполняться как на обычных ненабухающих грунтах.

6.2.25 Допускается использовать набухающие грунты для обратной засыпки пазух и траншей при условии, что горизонтальное давление, вызванное их увлажнением, окажется допустимым для данного сооружения, а возможный подъем грунта засыпки не приведет к ухудшению условий эксплуатации. Уплотнение грунтов производят в соответствии с требованиями, принятыми для устройства грунтовых подушек и обратных засыпок из обычных грунтов.

6.3 Засоленные грунты

6.3.1 Основания, сложенные засоленными грунтами, должны проектироваться с учетом их особенностей, обуславливающих:

- образование при длительной фильтрации воды и выщелачивании солей суффозионной осадки ;

- изменение в процессе выщелачивания coлей физико-механических свойств грунта, сопровождающееся, как правило, снижением его прочностных характеристик;

- повышенную агрессивность подземных вод к материалам подземных конструкций за счет растворения солей, содержащихся в грунте.

Следует также иметь в виду, что в засоленных грунтах при их замачивании может проявляться просадка или набухание.

Примечание - Отнесение грунтов к засоленным и их подразделение в зависимости от суммарного содержания легко- и среднерастворимых солей по степени засоленности следует производить по #M12291 1200000030ГОСТ 25100#S.

6.3.2 Засоленные грунты характеризуют относительным суффозионным сжатием и начальным давлением суффозионного сжатия .

Значения и определяют, как правило, лабораторными методами (компрессионно-фильтрационные испытания), а для детального изучения отдельных участков строительной площадки - полевыми испытаниями статической нагрузкой с длительным замачиванием ocнования. При наличии результатов полевых испытаний и опыта строительства в аналогичных инженерно-геологических условиях указанные характеристики допускается определять только лабораторными методами.

Значения и определяют в соответствии с 6.3.14.

6.3.3 Для предварительных расчетов суффозионной осадки основания сооружений I и II уровней ответственности и для окончательных расчетов сооружений III уровня ответственности допускается определять значение относительно суффозионного сжатия глинистых загипсованных грунтов по формуле (6.14), если они представлены:

- суглинками с = 0,02-0,04; =0,08-0,12; =1,2-1,6 г/см ; =0,75-1,1;

- супесями с =0,01-0,03; =0,03-0,07; = 1,4-1,45 г/см ; =0,9 - 1,0.

, (6.14)

где - коэффициент, зависящий от вида грунта, содержания гипса и давления и принимаемый по таблице 6.4;

- начальное содержание гипса в грунте, доли единицы;

- начальная плотность сухого грунта, г/см ;

- плотность частиц гипса, г/см ;

- степень выщелачивания, доли единицы;

- коэффициент, принимаемый для суглинков равным 1, для супесей - 1/3.

Таблица 6.4

#G0Вид грунта	Содержание гипса, доли единицы	Коэффициент при давлении, МПа
		0,1	0,2	0,3	0,4
Супесь	0,1	0,86	0,70	0,52	0,43
	0,2	0,95	0,90	0,83	0,76
	0,3	0,97	0,95	0,90	0,85
Суглинок	0,1	0,08	0,15	0,30	0,46
	0,2	0,15	0,27	0,50	0,84
	0,3	0,45	0,60	0,80	1,10
	0,4	0,85	0,96	1,07	1,30
	0,5	1,08	1,15	1,22	1,38

6.3.4 Нормативные значения характеристик засоленных грунтов и вычисляют как средние значения результатов их определений (#M12291 1200000431ГОСТ 20522#S). Расчетные значения допускается принимать равными нормативным ( =1).

6.3.5 Расчет оснований, сложенных засоленными грунтами, должен производиться в соответствии с требованиями раздела 5. Если засоленные грунты являются просадочными или набухающими, следует учитывать соответственно требования подразделов 6.1 и 6.2.

6.3.6 Расчетное сопротивление основания, сложенного засоленными грунтами, при возможности длительного замачивания грунтов и выщелачивания солей определяют по формуле (5.5) с использованием расчетных значений прочностных характеристик ( и ), полученных для грунтов в водонасыщенном состоянии после выщелачивания солей.

При невозможности длительного замачивания грунтов и выщелачивания солей значение следует определять по формуле (5.5) с использованием прочностных характеристик, полученных для засоленных грунтов в водонасыщенном состоянии.

При вычислении для частично или полностью выщелоченных грунтов коэффициент условий работы грунтового основания в формуле (5.5) для загипсованных суглинков с начальным содержанием гипса 20% принимают равным 1,1, а для суглинков с 20% и для всех загипсованных супесей =1.

Коэффициент условий работы сооружения во взаимодействии с основанием в формуле (5.5) для всех засоленных грунтов принимают равным единице.

Коэффициент в формуле (5.5) принимают равным единице при определении прочностных характеристик засоленных грунтов в лабораторных условиях в приборах трехосного сжатия и в полевых условиях методом сдвига целика и = 1,1 при определении этих характеристик в лабораторных условиях в приборах одноплоскостного среза и по таблицам приложения Г.

6.3.7 Деформации основания определяют суммированием осадки основания при природной влажности от внешней нагрузки (подраздел 5.5) и суффозионной осадки, а также просадки, набухания или усадки, если засоленные грунты являются просадочными или набухающими.

При невозможности длительного замачивания грунтов и выщелачивания солей деформации основания определяют по подразделу 5.5 исходя из деформационных характеристик засоленных грунтов при полном водонасыщении.

6.3.8 Максимальные и средние суффозионные осадки, разность осадок и крены отдельных фундаментов и сооружения в целом необходимо рассчитывать с учетом неравномерности замачивания основания, схемы фильтрационного потока в пределах отдельного фундамента или контура сооружения, неоднородности распределения солей в грунте по площади и по глубине основания.

6.3.9 Расчет суффозионной осадки основания, сложенного глинистыми грунтами с легкорастворимыми солями и загипсованными песками, следует выполнять в пределах зоны, условно ограниченной глубиной сжимаемой толщи , определяемой по 5.5.41. При этом принимают, что в пределах сжимаемой толщи грунты подвергаются полному рассолению, т.е. степень выщелачивания , определяемая по #M12291 1200000488ГОСТ 12248#S, равна единице.

6.3.10 При расчете суффозионных осадок оснований, сложенных загипсованными глинистыми грунтами, принимают, что:

- длина зоны, в пределах которой возможно выщелачивание гипса (выщелачиваемая зона ), ограничена условием предельного насыщения гипсом фильтрующей жидкости;

- в процессе фильтрации происходит развитие выщелачиваемой зоны, т.е. увеличивается ее длина и уменьшается содержание гипса в грунте в направлении движения фильтрационного потока;

- суффозионные осадки основания происходят только в пределах выщелачиваемой зоны.

6.3.11 При расчете суффозионных осадок основания, сложенного загипсованными глинистыми грунтами, следует различать две схемы фильтрационного потока в основании фундамента (рисунок 6.3).

1 - вертикальная фильтрация; 2 - горизонтальная фильтрация в слое ограниченной толщины

Рисунок 6.3 - Схемы замачивания фундаментов

При расчете суффозионных осадок основания по схеме 1 сначала следует определить состояние выщелачиваемой зоны , т.е. ее длину и распределение в ней гипса в расчетный момент времени (например, через 5, 10 лет и так далее после начала эксплуатации сооружения). Для этого необходимо выделить слои с различным содержанием гипса (рисунок 6.4). При этом начальное распределение гипса в грунте представляется в виде ступенчатой эпюры . Выделенные слои разбивают на более мелкие, толщиной 0,5 м, для которых производят расчет процесса рассоления.

1 - границы слоев с различным содержанием гипса; 2 - границы расчетных слоев; 3 - расчетный слой;

4 - направление фильтрации; 5 - начальная эпюра относительного содержания гипса

Рисунок 6.4 - Схема для расчета рассоления основания при вертикальной фильтрации

Если основание сложено однородным грунтом, то начальное содержание гипса принимают постоянным в пределах выщелачиваемой зоны =const, а вся зона разбивается на слои по 0,5 м.

После разбивки основания на слои следует последовательно в каждом слое, начиная с верхнего, определить количество оставшегося в твердой фазе гипса в расчетный момент времени. При этом слой, в котором содержание гипса будет равно начальному, является нижней границей выщелачиваемой зоны . Для нижележащих слоев расчет растворения гипса производить не следует.

6.3.12 При расчете суффозионных деформаций основания, сложенного загипсованными глинистыми грунтами, при фильтрации по схеме 1 (см. рисунок 6.3) зона суффозионной осадки в основании фундамента ограничивается глубиной , где суммарные вертикальные напряжения от нагрузки фундамента и собственного веса грунта равны начальному давлению суффозионного сжатия .

Если на расчетный момент времени , расчет суффозионной осадки следует производить только в пределах выщелачиваемой зоны . При расчет осадки необходимо выполнять в пределах сжимаемой толщи . Глубину принимают за границу сжимаемой толщи (рисунок 6.5).

Рисунок 6.5 - Схема для расчета суффозионной осадки засоленного грунта при вертикальной фильтрации

6.3.13 Суффозионную осадку основания , см, сложенного засоленными грунтами, при вертикальной фильтрации (схема 1) определяют по формуле

, (6,15)

где - относительное суффозионное сжатие грунта -го слоя при давлении , равном суммарному вертикальному напряжению на рассматриваемой глубине от внешней нагрузки и собственного веса грунта , определяемое по 6.3.14;

- толщина -го слоя засоленного грунта, см;

- число слоев, на которое разбита зона суффозионной осадки засоленных грунтов.

Значение определяют в пределах зон, устанавливаемых по 6.3.9 и 6.3.12.

6.3.14 Относительное суффозионное сжатие при компрессионно-фильтрационных испытаниях (#M12291 1200000488ГОСТ 12248#S) определяют по формуле

, (6.16)

где - высота образца грунта после замачивания (полного водонасыщения) при давлении ;

- высота того же образца после длительной фильтрации воды и выщелачивания солей при давлении ;

- высота того же образца природной влажности при давлении .

Начальное давление суффозионного сжатия соответствует давлению, при котором =0,01.