5.1.2. Характеристики грунтов, необходимые для определения деформаций


Расчет оснований по предельным состояниям требует знания комплекса физико-механических характеристик грунтов, которые определяются в процессе инженерно-геологических исследований площадки строительства для всех слоев грунта в пределах сжимаемой толщи.К таким характеристикам относятся.
  1. Объемный вес γ .
  2. Удельный вес материала частиц грунта γуд, который изменяется в довольно узких пределах и в расчетах может приниматься равным: для песков — 2,65, для суглинков — 2,70 и для глин — 2,75 т/м3.
  3. Объемный вес скелета грунта γск .
  4. Коэффициент пористости ε.
  5. Весовая влажность W и степень влажности G.

Величины ε, W и G являются взаимосвязанными. Эта взаимосвязанность, а также физический смысл отдельных характеристик показаны на рис. 1. Здесь в единице объема грунта V выделены твердая, жидкая и газообразная составляющие с их объемами Vпор и Vск и весами Qв и Qск и приведены формулы для определения коэффициента пористости ε, весовой влажности W и степени влажности G.

Дана условная схема грунтового образца и характеристики пористости и влажности

  6. Консистенция, которая меняется с изменением влажности. В зависимости от консистенции глинистые грунты находятся в твердом, пластичном или текучем состоянии. Границам перехода от одного состояния к другому, или, как говорят, от одной консистенции к другой, соответствуют определенные весовые влажности. Твердую консистенцию от пластичной отделяет граница раскатывания Wp, или предел пластичности, а пластичную от текучей — граница текучести WТ.

Диапазон весовых влажностей, в пределах которого грунт находится в пластичном состоянии, т. е. разность между WТ и Wp, называется числом пластичности Wn .

Глинистые грунты весьма разнообразны как по составу, так и по физическому состоянию; на рис. 2 приведена разновидность их в зависимости от консистенции и числа пластичности.

Приведена классификация глин и суглинков по консистенции B

  7. Плотность грунтов, которая определяется в зависимости от коэффициента пористости ε и степени влажности G.

  8. Сжимаемость грунта, характеризуемая модулем деформации Е, который является коэффициентом пропорциональности в линейной зависимости между нагрузкой на грунт и его деформацией (упругой и остаточной). Для различных грунтов значение Е колеблется в большинстве случаев от 50 до 500 кг/см2.

Модуль деформации должен определяться по данным полевых испытаний штампами, так как значения Е, по данным лабораторных компрессионных испытаний, получаются значительно заниженными.

  9. Угол внутреннего трения φ и удельное сцепление грунта с, характеризующие сопротивление грунта сдвигу.

Перечисленные выше характеристики определяются для всех слоев и видов грунтов в пределах сжимаемой толщи, нижняя граница которой при фактически применяемых в практике массового промышленного строительства размерах фундаментов находится на 5 — 10 м ниже подошвы фундамента.

Бурение скважин для исследования грунтов производится на глубину 3 — 4 м, превышающую нижнюю границу сжимаемой толщи. Таким образом, общая глубина скважин от природного уровня грунта с учетом глубины заложения фундаментов будет составлять 12 — 16 м, что необходимо иметь в виду при составлении программы геологических изысканий.

В табл. 1 (табл. 13 СНиП) приведены нормативные и расчетные характеристики песчаных и глинистых грунтов. Следует иметь в виду, что таблица составлена для определенных типов грунтов. Кроме того, глинистые грунты при одном и том же значении коэффициента пористости е и влажности на границе раскатывания Wp могут иметь различную сжимаемость (модуль деформации Е) в силу ряда факторов, не учтенных при составлении таблицы; поэтому при проектировании нужно пользоваться характеристиками, полученными на основе исследований грунтов площадки строительства.

Нормативные и расчётные характеристики песчаных и глинистых грунтов

Данные таблицы рекомендуются при проектировании оснований и фундаментов зданий на стадии проектного задания, когда инженерно-геологические изыскания проведены недостаточно подробно.