Физические и механические характеристики грунтов слоев основания

Таблица 2

№ варианта	ИГЭ основания	Разновидности грунтов	Плотность частиц грунта ρs, т/м^3	Природная влажность W	Влажность на границе Wp	Влажность на границе текучести WL	Модуль деформации Е, МПа	Угол внутреннего трения φ1, град	Удельное сцепление с1, кПа
		Супесь Песок Глина	2,66 2,68 2,73	0,18 0,21 0,26	0,16 - 0,25	0,20 - 0,44	6,8 9,0		-

Рис.1 – Графическое оформление исходных данных

Проектирование основания и фундамента

Оценка грунтов основания

По исходным физическим характеристикам грунтов основания (табл.2) рассчитываются их производные характеристики.

Для глинистого грунта вычисляют:

• коэффициент пористости

e = ρ_s · W / ρ_w, (1)

е₁ = 2,66 · 0,18 / 1 = 0,48,

е₂ = 2,73 · 0,26 /1 = 0,71,

е₃ = 2,68 · 0,21/1 = 0,56,

где ρ_w – плотность воды, принимаемая равной 1 т/м³;

• плотность грунта, т/м³,

ρ = ; (2)

ρ ₁ = = 2,12 т/м³,

ρ ₂ = = 2,01т/м³,

ρ ₃ = = 2,08 т/м³,

• удельный вес грунта, кН/м³,

γ = ρg; (3)

γ ₁ = 2,12 · 9,81 = 20,80 кН/м³,

γ ₂ = 2,01 · 9,81 = 19,72 кН/м³,

γ ₃ = 2,08 · 9,81 = 20,40 кН/м³,

где g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения;

• плотность грунта во взвешенном состоянии, т/м³,

ρ_в = ; (4)

ρ_в1 = = 1,12 т/м³,

ρ_в2 = = 1,01 т/м³,

ρ_в3 = = 1,08 т/м³,

• удельный вес грунта во взвешенном состоянии, кН/м³,

γ_в = ρ_в g; (5)

γ_{в 1} = 1,12 · 9,81 = 10,99 кН/м³,

γ_{в 2} = 1,01 · 9,81 = 9,91 кН/м³,

γ_{в 3} = 1,08 · 9,81 = 10,59 кН/м³,

• число пластичности

J_p = W_L – W_p; (6)

J_p1 = 0,20 – 0,16 = 0,04 · 100 = 4,

J_p2 = 0,44 – 0,25 = 0,19 · 100 = 19,

• показатель текучести

J_L = . (7)

J_L1 = = 0,5,

J_L2 = = 0,05.

Физические характеристики грунтов основания

Таблица 3

№ ИГЭ	Коэффициент пористости е	Плотность грунта ρ, т/м^3	Удельный вес грунта γ, кН/м^3	Удельный вес частиц грунта γs, кН/м^3	Плотность грунта во взвешенном состоянии ρв. т/м^3	Удельный вес грунта во взвешенном состоянии γв,кН/м^3	Число пластичности Jp	Показатель текучести JL	Разновидность грунта
	0,48	2,12	20,80	26,09	1,12	10,99	0,04	0,5	Супесь пластичная
	0,71	2,01	19,72	26,78	1,01	9,91	0,19	0,05	Глина тяжёлая полутвёрдая
	0,56	2,08	20,40	26,29	1,08	10,59			Песок средней крупности средней плотности

Конструирование трубы

Параметры элементов трубы

Таблица 4

Лекальный блок фундамента под цилиндрическое звено	Цилиндрическое звено
Номер цилиндрического блока	lлб, см	bлб, см	Объем 1 м блока Vлб м^3	Номер цилиндрического звена	lзв, см	dо, см	δзв, см	Объем 1 м звена Vзв, м^3
8 а			0,57					0,84
Локальный блок фундамента под коническое оголовочное звено	Коническое оголовочное звено
Номер лекального блока	lлбог, см	bлбог, см	Объем 1 м блока Vлбог м^3	Номер оголовочного звена	lог, см	Dог, см	δог, см	Объем 1 м звена Vог, м^3
			0,87					1,04
Откосные крылья
Номер откосного крыла	lок, см	bок, см	Pок, см	mок, см	Объем 1 м откосного крыла Vок, м^3
41ПЛ					2,16

 

Определяем минимальную длину средней части трубы по лотку L_ТPmin по формуле

L_ТPmin = B + 2m(H_H – d₀ – δ), (8)

L_ТPmin = 12 + 2 · 1,5(5,0 – 1,5 – 0,16) = 22,02 м,

где B – ширина земляного полотна, м, принимаемая по СНиП 2.05.02-85 в зависимости от категории дороги;

m – коэффициент заложения откоса, назначаемый по СНиП 2.05.02-85;

H_H – высота насыпи, м;

d₀ – отверстие трубы, м;

δ – толщина стенки, м.

Длину средней части трубы l_ТРср с учетом выбранных конструктивных элементов (табл. 4) и стыковых омоноличиваемых швов, исходя из условия l_ТРср ≥ L_ТPmin:

l_ТРср = nl_зв + 2 l_ог + (n_ш · h_ш), (9)

l_ТРср = 23 · 1,0 + 2 · 1,32 + (24 · 0,01) = 25,88 м,

l_ТРср ≥ L_ТPmin 25,88 м ≥ 22,02 м,

где n – количество звеньев части трубы;

l_зв – длина звена средней части трубы, м;

l_ог – длина конического звена входного оголовка = 1,32 м;

n_ш – количество стыковых омоноличиваемых швов, включая звенья конических оголовков;

h_ш – толщина стыковочного омоноличиваемого шва равная 0,01 м.

Полная длина трубы l_тр определяется по формуле

l_тр = l_ТРср + b_пс + 2 l_окcosβ, (10)

l_тр = 25,88 + 0,35 + 2 · 3,22 · 0,707 = 31,13 м,

где b_пс – ширина портальной стенки – 0,35 м;

l_{о к} – длина откосного крыла, м (табл. 4);

β – угол растекания = 45°.