Лекции.Орг


Поиск:




Тема 3. Просадочные грунты




Задача № 5

Основание представлено четырьмя слоями грунтов, характеристики которых приведены в табл. 3.1. Грунты первых трех слоев обладают просадочными свойствами. Значения начального просадочного давления Psl и относительной просадочности εsl относятся к центру геологического слоя. Определить тип грунтовых условий по просадочности, приняв: толщину слоя для вычисления просадки от собственного веса равной 1 м; изменение характеристик просадочности с глубиной по линейному закону; ширину зоны замачивания Bw > 12 м.

Таблица 3.1

№ слоя γ, кН/м3 γ при Sr = 0,8, кН/м3 Мощность слоя h, м Psl, кПа εsl
I 16,7 18,3 4,0    
П 16,3 18,0 6,0   0,01
Ш 17,5 18,7 6,0   0,022
IV 19,7 19,5 Не ограничена Непросадочный Непросадочный

 

Теория: В зависимости от величины просадки грунтов от собственного веса грунтовые условия подразделяются на два типа: I-й тип – основная просадка происходит от внешней нагрузки, а просадка от собственного веса грунта отсутствует или не превышает 5 см; II-й тип – помимо просадки от внешней нагрузки возможна просадка от собственного веса грунта, превышающая 5 см.

Верхняя граница зоны, в которой происходит просадка грунта от собственного веса грунта, определяется из условия .

Просадка грунта определяется по формуле

(3.1)

где n – число слоев, попадающих в зону просадки от собственного веса грунта;
Ksl,i – коэффициент, принимаемый по указаниям п. 3.52 [3], при bw > 12 м. Ksl = 1.

Алгоритм решения:

*Разбиваем толщу на слои толщиной 1 м.

*Строим эпюру природных давлений σzg, (расчетные точки располагаем в центре слоя).

*Строим графики изменения Psl и εsl по глубине (расчетные точки располагаем в центре слоя).

*Находим верхнюю границу зоны, в которой может произойти просадка от собственного веса грунта, из условия .

Рис. 3.1. Расчётная схема.

*Рассчитываем послойно просадку грунта от собственного веса в пределах зоны просадки.

*Исходя из величины полученной просадки, делаем вывод о типе грунтовых условий по просадочности.

Результаты расчета сведены в табл. 3.2.

Таблица 3.2

№ точки zi, м γi, кН/м3 σzp,i, кПа Psl,i, кПа εsl,і ΔSsl,g, см
  0,5 18,3 9,15      
  1,5 18,3 27,45      
  2,5 18,3 45,75   0,001  
  3,5 18,3 64,05   0,003  
  4,5   82,2   0,005  
  5,5   100,2   0,007  
  6,5   118,2   0,009  
  7,5   136,2   0,011 1,1
  8,5   154,2   0,013 1,3
  9,5   172,2   0,015 1,5
  10,5 18,7 190,9   0,017 1,7
  11,5 18,7 209,6   0,019 1,9
  12,5 18,7 228,3   0,021 2,1
  13,5 18,7     0,023 2,3
  14,5 18,7 265,7   0,025 2,5
  15,5 18,7 284,4   0,027 2,7
            Ssl=17,1 см

Примеры расчета:

 

Точка 1 Природное давление кПа.

Начальное просадочное давление кПа

Точка 5 кПа

кПа

Поскольку < , просадочные свойства грунта не реализуются и .

Просадку грунта начинаем учитывать с 8-го слоя, т.к.

кПа > кПа.

Точка 10

кПа

кПа

см

ОТВЕТ.

Просадка грунта от собственного веса составила 17,1 см, поэтому данные грунтовые условия относятся ко II-му типу по просадочности.


Задача № 6

Основание представлено просадочными грунтами I-го типа большой мощности. Определить просадку основания ленточного фундамента от замачивания сверху при следующих исходных данных.

Ширина подошвы фундамента b=2 м, глубина заложения d= 2 м. Давление по подошве фундамента равно Р = 200 кПа. Начальное просадочное давление грунта . Относительная просадочность грунта , где zi, – расстояние от подошвы до центра слоя. Удельный вес грунта выше подошвы фундамента γ=17 кН/м3, ниже подошвы фундамента γ = 18 кН/м3. Толщину слоев при расчете просадки принять h = 0,4 м. Коэффициенты распределения давления по глубине массива грунта от внешней нагрузки принять по таблице:

Таблица 3.3

zi, м 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,2 3,6 4,0
αi 0,977 0,881 0,755 0,642 0,550 0,477 0,420 0,374 0,337 0,306

 

Теория.

Основная просадка основания, представленного грунтами 1-го типа по просадочности, происходит в пределах верхней зоны просадки от подошвы фундамента до глубины, где суммарные вертикальные напряжения от внешней нагрузки σzp и собственного веса грунта σzg равны начальному просадочному давлению

Просадка рассчитывается по формуле

(3.2)

где n – число слоев в пределах зоны просадки;
hi – толщина слоя;
Ksl,i – коэффициент, вычисляемый при b ≤ 3 м по формуле п. 3.52 [3], при

в ≥12 м. Кsl = 1, а в промежутке по интерполяции

(3.3)

где Р – среднее давление под подошвой фундамента, кПа;
Psl,i – начальное про садочное давление i-го слоя, кПа.

Р0 = 100 кПа.

 

Алгоритм решения.

*Разбиваем толщу на слои толщиной 0,4 м (координата z отсчитывается от подошвы фундамента).

Рис. 3.2. Расчётная схема.

*Строим эпюру природных σzg и дополнительных давлений σ (суммарную ) в центре слоя.

*Рассчитываем значения и в центре слоёв.

*Находим нижнюю границу зоны, где реализуется просадка (из условия ).

*Рассчитываем по формуле (3.2) величину просадки.

Результаты расчета сведены в табл. 3.4

Таблица 3.4

№ точки z, м σzg, кПа α σzp=α∙РокПа σzg+α∙Ро кПа zi, м σi, кПа Psl,i, кПа εsl,i Ksl,i ΔSsl,p, см
        166,0 200,0            
  0,4 41,2 0,977 162,2 203,4 0,2 201,7   0,038 1,94 2,95
  0,8 48,4 0,881 146,2 194,6 0,6 199,0   0,034 1,82 2,47
  1,2 55,6 0,755 125,3 180,9   187,7   0,03 1,7 2,04
  1,6 62,8 0,642 106,6 169,4 1,4 175,1   0,026 1,58 1,64
      0,55 91,3 161,3 1,8 165,3   0,022 1,46 1,28
  2,4 77,2 0,477 79,2 156,4 2,2 158,8   0,018 1,34 0,96
  2,8 84,4 0,42 69,7 154,1 2,6 155,2   0,014 1,22 0,68
  3,2 91,6 0,374 62,1 153,7   153,9   0,01 1,1 0,00
  3,6 98,8 0,337 55,9 154,7 3,4 154,2   0,006 0,98 0,00
      0,306 50,8 156,8 3,8 155,7   0,002 0,86 0,00
                      ∑=12,02

Пример расчета.

Дополнительное давление под подошвой фундамента

кПа

Точка 5 м.

кПа

Полное давление кПа

Координата середины слоя zi = 1,4 м.

Полное давление в центре слоя кПа.

Начальное просадочное давление кПа.

Относительная просадочность

 

Точка 9 м, м.

> кПа.

Таким образом нижняя граница зоны просадки находится на глубине 2,8 м (считая от подошвы фундамента).

Просадку элементарного слоя основания определяем по формуле (3.2).

 

Точка 5

см.

 

ОТВЕТ.

Просадка ленточного фундамента составит 12,02 см.

 

Тема 4. Набухающие грунты

Задача № 7

Определить подьём фундамента от набухания грунта при следующих исходных данных. Размеры фундамента в плане 1´1 м2, глубина заложения d=1 м. Среднее давление под подошвой Р = 200 кПа. Основание сложено набухающими глинами мощностью 15 м, подстилаемыми плотными песками. Удельный вес набухающих глин γ = 20 кН/м3, давление набухания Рsw=300 кПа. В процессе эксплуатации возможно увлажнения водой в пределах всего здания с размерами в плане 12´24 м. Зависимость относительного набухания, определенная экспериментально имеет вид: esw=3,9-0,01×σz,tot, (esw- %, σz,tot –кПа).

Коэффициент распределения давлений по глубине принять в соответствии с табл. 4.1.

Таблица 4.1

Z, м            
a 0,336 0,108 0,051 0,029 0,019 0,013

Коэффициент Kg принять в соответствии с табл. 4.2.

Таблица 4.2

(d+z)/Bw 0,5          
Kg   0,5 0,7 0,82 0,89 0,94

 

Коэффициент Ksw принять в соответствии с выражением:

,

Теория.

Подъем основания при набухании грунта hsw определяется по формуле

, (4.1)

где esw,i – относительное набухание грунта і-го слоя;
hi – толщина i-го слоя грунта;
Ksw,і – коэффициент, зависящий от суммарного вертикального напряжения σz,tot на рассматриваемой глубине и принимаемый равным: 0,8 при

σz,tot = 50 кПа и 0,6 при σz,tot = 300 кПа (в промежутках – интерполяция).

n – число слоев, на которое разбита зона набухающего грунта, нижняя граница которой B.SW находится из условия .

Суммарное напряжение σz,tot определяется по формуле

, (4.2)

где σzp и σzg – дополнительные и природные давления;

σz,ad – дополнительное вертикальное давление, вызванное влиянием веса

неувлажненной части массива грунта за пределами площади замачивания.

Рис. 4. Схема к расчёту подъёма основания при набухании грунта.

Дополнительное вертикальное давление σz,ad определяется по формуле

(4.3)

где Kg – коэффициент, принимаемый по табл. 96 [3] в зависимости от и

 

Алгоритм расчета

*Разбиваем основание ниже подошвы фундамента на слои толщиной 1 м.

*Строим эпюры σzg, σzp и σz,ad.

*Находим значение esw и Ksw в центре слоёв.

*Находим нижнюю границу зоны набухания B.SW из условия .

*Рассчитываем подъем от набухания каждого слоя и находим суммарный подъем.

Результаты решения сведены в табл. 4.3.

Таблица 4.3

z, м σzg, кПа σzp, кПа zі, м σi, кПа Kg σz,ad, кПа σz,tot кПа Ksw esw, % DSsw, см
                       
                       
    67,2 0,5 143,6 0,12     143,6 0,73 2,46 1,79
                       
    21,6 1,5 74,4 0,21     74,4 0,78 3,16 2,46
    10,2 2,5 65,9 0,29     65,9 0,79 3,24 2,55
    5,8 3,5   0,37       0,78 3,12 2,43
    3,8 4,5 94,8 0,46     94,8 0,76 2,95 2,26
    2,6 5,5 113,2 0,54 0,04 5,2 118,4 0,75 2,72 2,04
      6,5 131,3 0,63 0,13 19,5 150,8 0,72 2,39 1,72
      7,5   0,71 0,21 35,7 185,7 0,69 2,04 1,41
      8,5   0,79 0,29 55,1 225,1 0,66 1,65 1,09
      9,5   0,88 0,38 79,8 269,8 0,62 1,20 0,75
      10,5   0,96 0,46 105,8 315,8 0,59 0,74  
                      ∑=18,48

Пример расчета (z = 6 м)

кПа

кПа

м. (координата середины слоя);

кПа;

(Bw = B, т.е. возможно замачивание по всей ширине здания);

(интерполяция по таблице 4.2);

кПа;

кПа;

;

%;

см.

 

На глубине 10,5 м кПа > кПа.

Таким образом, суммирование ведем до глубины z = 10 м, где проходит нижняя граница зоны набухания B.SW.

 

ОТВЕТ.

Подъем фундамента от набухания грунта составляет 18,48 см.

Тема 5. Засоленные грунты

Задача № 8

Определить суффозионную осадку основания, сложенного грунтами с легкорастворимыми солями. Размеры фундамента 2,5´2,5 м, глубина заложения d =2 м. Давление по подошве фундамента Р = 300 кПа, удельный вес грунта

γ = 20 кН/м3. Относительное суффозионное сжатие определено эксперимен-тально и составляет , где – суммарное вертикальное напряжение в центре слоя, мощность слоя засоленного грунта составляет 15 м. Коэффициент распределения давлений под центром фундамента принять по таблице:

Таблица 5.1

z, м                
α 0,8 0,449 0,257 0,160 0,108 0,077 0,058 0,045

 

Теория.

Суффозионная осадка основания Ssf, сложенного засоленными грунтами, определяется по формуле

(5.1)

где εsf,i – относительное суффозионное сжатие грунта i-того слоя при давлении Р, равном суммарному вертикальному напряжению на рассматриваемой глубине от внешней нагрузки σzp и собственного веса грунта σzg
();
hi – толщина i-го слоя грунта;
n – число слоев, на которые разбита зона суффозионной осадки.

Суффозионная осадка основания сложенного легкорастворимыми слоями рассчитывается в пределах зоны суффозионной осадки, условно ограничиваемой глубиной сжимаемой толщи Нс (нижняя граница сжимаемой толщи находится из условия

или (п. 2.218 [1]) или линейно-деформируемого слоя (п. 2.220 [1]).

 

Алгоритм решения.

*Разбиваем толщу на элементарные слои толщиной 1 м.

*Строим эпюру природных σzg и дополнительных σzp давлений.

*Находим значение esf в центре слоёв.

*Находим нижнюю границу сжимаемой толщи из условия (она является и нижней границей зоны суффозионного сжатия).

*Рассчитываем послойно величину суффозионной осадки по

формуле (5.1).

Рис. 5. Расчётная схема.

Результаты расчета сведены в табл. 5.2.

Таблица 5.2

№ точки z, м σzg,i, кПа σzp,i, кПа zi, м σi, кПа εsf,i hi, см ΔSsf,i, см
                 
        0,5   0,1420   14,2
        1,5 232,5 0,1163   11,625
        2,5   0,0910   9,1
        3,5 164,5 0,0823   8,225
        4,5   0,0825   8,25
                ∑=51,4

Пример расчета

Точка 1 ;

Природное давление кПа;

Дополнительное давление кПа;

Точка 4 м;

кПа;

кПа;

м;

Суммарное давление в центре слоя

кПа.

Относительное суффозионное сжатие

Суффозионная осадка слоя см.

Суммирование суффозионных осадок слоев производим до нижней границы сжимаемой толщи (т. 6).

 

ОТВЕТ.

Суффозионная осадка основания составляет 51,4 см.

 

Тема 6. Насыпные грунты

Задача № 9

Определить осадку фундамента на не слежавшемся насыпном грунте общей мощностью 5 м и толщиной слоя под фундаментом 3 м (глубина заложения фундамента d=2 м). Насыпной грунт имеет следующие характеристики: плотность сухого грунта г/см3, плотность частиц грунта г/см3, влажность W = 0,29, модуль деформации Е1 = 5 МПа, относительное содержание органических веществ по массе Iom=0,05, коэффициенты для расчетов принять равными Кss = 0,6; Кom=0,4. Насыпные грунты подстилаются суглинками с удельным весом γ=20 кН/м3 и модулем деформации Е2=20 МПа. Размеры фундамента в плане составляют 2,5´2,5 м, давление по подошве P=300 кПа.

Коэффициент распределения давления по глубине σzp под центром фундамента принимать по табл. 6.1.

Таблица 6.1

z, м                  
α   0,8 0,449 0,257 0,160 0,108 0,077 0,058 0,045

 

Теория.

Полная деформация основания, содержащего насыпные грунты, определяется послойным суммированием в пределах сжимаемой толщи Нс: осадок от внешней нагрузки и самоуплотнения насыпных грунтов в пределах их толщи под фундаментом, осадок подстилающих грунтов от нагрузок от фундамента и веса насыпи, осадок от разложения органических веществ, которые могут присутствовать в насыпных грунтах.

Для учета самоуплотнения не слежавшихся насыпных грунтов к значениям дополнительного вертикального напряжения от внешней нагрузки σzp в пределах насыпного слоя добавляется уплотняющее давление (напряжения от собственного веса грунта), равное , где Kss = 0,4 – для не слежавшихся насыпных грунтов из песков и шлаков и Kss = 0,6 – для пылевато-глинистых грунтов и золошлаков.

Дополнительная осадка подстилающих грунтов от веса насыпи учитывается путем добавления к значениям вертикальных напряжений σzp напряжений от веса столба насыпи (где γн и Нн – удельный вес и мощность насыпных грунтов).

Дополнительная осадка насыпных грунтов от разложения органических веществ (при их содержании Iom = 0,03-0,1) определяется по формуле

, (6.1)

где Кom = 0,4 – коэффициент, учитывающий возможность разложения органики;
Iom – относительное содержание органических веществ;
hн – толщина слоя насыпного грунта, содержащего органику, ниже подошвы фундамента.

Алгоритм расчета.

*Определяем необходимые для расчета производные характеристики насыпного грунта: плотность и удельный вес γ.

*Разбиваем основание на элементарные слои мощностью hi = 1 м и строим эпюры природных σzg и дополнительных давлений σzp.

*Находим нижнюю границу сжимаемой толщи ВС из условия .

*Строим эпюры напряжений и .

*Находим суммарные напряжения в расчетных точках и в центре каждого слоя .

*Рассчитываем осадку каждого элементарного слоя по формуле и суммируем их в пределах сжимаемой толщи

*Рассчитываем дополнительную осадку от разложения органических веществ.

*Определяем полную осадку фундамента на насыпном грунте.

 

Рис. 5. Расчётная схема.

Результаты расчета сведены в табл. 6.2.

Таблица 6.2

№ точки z, м , кПа кПа , кПа кПа кПа zi, м , кПа м
                   
              0,5   0,042
              1,5   0,032
              2,5   0,023
              3,5   0,005
              4,5   0,005
              5,5   0,005
                  ∑=0,112 м

 

Пример расчета.

Определяем плотность насыпного грунта г/см3

Удельный вес насыпного грунта кН/м3

Точка 1 ;

кПа;

кПа;

кПа;

;

кПа

 

Точка 4 м;

кПа;

кПа;

кПа;

;

кПа;

м;

кПа

Осадка слоя м

Нижняя граница сжимаемой толщи заканчивается в шестом слое (точка 7), т.к.

Осадку от суммарных напряжений σi получаем, суммируя осадки элементарных слоев в пределах сжимаемой толщи Нс.

Осадку от разложения органических включений определяем по формуле (6.1).

м.

ОТВЕТ.

Полная осадка фундамента на насыпном грунте составляет

см.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83). / НИИОСП им. Герсеванова. – М.: Стройиздат, 1986. – 415 с.

2. СНиП 2.01.09-91 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах.

3. Руководство по проектированию зданий и сооружений на подрабатываемой территории, ч. II. Промышленные и гражданские здания.

4. Методическое пособие по решению типовых задач по спецкурсу «Здания и сооружения в сложных инженерно-геологических условиях» (для студентов специальности «Промышленное и гражданское строительство») / Петраков А.А., Дружко Е.Б. Макеевка: ДонГАСА, 2004.

5. Конспект лекций по спецкурсу «Здания и сооружения в сложных инженерно-геологических условиях»/ Макеевка: ДонГАСА, 2000.





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-10-30; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 2210 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Сложнее всего начать действовать, все остальное зависит только от упорства. © Амелия Эрхарт
==> читать все изречения...

783 - | 702 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.011 с.