Определение просадки от собственного веса грунта

Цель работы: рассчитать значение наибольшей просадки от собственного веса грунта, характеристики отдельных слоев которого обобщены (табл. 1), и определить тип грунтовых условий по просадочности. Одновременно рассмотреть случаи замачивания лессовых грунтов основания при источниках различных размеров (B_w>H_sl и B_w<H_sl).

Таблица 1

Обобщенные характеристики грунтов площадки

 

Глубина слоя, м	w	ρ, т/м^3	ρs, т/м^3	e	wL	wp	E, МПа	εsl при p, МПа
0,1	0,2	0,3
0 – 0,5	0,20	1,74	2,70	0,86	0,30	0,18		0,000	0,000	0,001
0,5 – 3	0,20	1,74	2,70	0,86	0,41	0,26		0,013	0,020	0,029
3 - 5	0,15	1,81	2,70	0,72	0,32	0,18	17,4	0,011	0,015	0,024
5 – 7	0,15	1,81	2,70	0,72	0,32	0,18	17,4	0,011	0,015	0,024
7 – 9	0,16	1,84	2,70	0,71	0,31	0,18	17,4	0,009	0,012	0,015
9 – 11	0,19	1,72	2,69	0,67	0,36	0,23		0,009	0,012	0,018
11 – 13	0,21	1,84	2,69	0,77	0,38	0,22		0,006	0,010	0,016
13 – 15	0,21	1,86	2,69	0,75	0,35	0,21		0,005	0,009	0,011
15 - 20	0,18	1,92	2,72	0,67	0,44	0,23		-	-	-

В таблице обозначено:

w – природная влажность грунта; ρ – плотность грунта; ρ_s – плотность частиц грунта; e – коэффициент пористости грунта; w_L – влажность грунта на границе текучести; w_p – влажность грунта на границе пластичности (раскатывания); Е – модуль деформации грунта; ε_sl – относительная просадочность грунта.

Как следует из табл. 1, просадочными свойствами обладают слои грунта на глубину до H_sl =15 м, ниже они подстилаются непросадочными глинами. Предположим, что замачивание грунта ведется из котлована шириной B_w =20 м> H_sl =15 м.

Предположим, что просадочные грунты представлены в основном суглинками, у которых угол растекания β =50^о. Условно считаем, что по фильтрационным свойствам слои грунта достаточно однородны, поэтому принимаем коэффициент m_β =1,0.

Порядок вычислений:

1. Определим ширину участка котлована b_w, в пределах которого наблюдаются наибольшие просадки. По формуле (7) находим

=20–15=5 м.

2. Расчетная длина криволинейного участка просевшей поверхности вычисляется по формуле (9)

=15ּ(0,5+1,0 ּ tg 50^o)=25,4 м.

3. Общая ширина просевшей поверхности грунта определяется по формуле (5), т.е.

=5+2ּ 25,4=55,8 м.

4. Основание в пределах просадочной толщи разбиваем на отдельные слои высотой не более 200 см (рис. 3).

Рис. 3. Схема распределения напряжений от собственного веса

водонасыщенного грунта по глубине

5. Напряжения от собственного веса водонасыщенного грунта находим по формуле (12), предварительно вычислив удельный вес отдельных его слоев в пределах просадочной толщи, используя формулу (11).

В качестве примера покажем вычисление удельного веса водонасыщенного грунта слоя, расположенного на глубине 1,5 – 3,0 м:

кН/м³,

кПа.

6. Определим напряжения в середине каждого слоя грунта и, используя данные табл. 1, вычисляем соответствующие значения ε_sl, для этого воспользуемся степенно-показательной функцией вида (2.11) [1]:

,

где a, b, и с – коэффициенты, которые находятся по результатам определений ε_sl,1, ε_sl,2 и ε_sl,3 при трех значениях вертикального давления p₁, p₂, и p₃ по формулам:

Результаты вычислений представлены в табл. 2.

Таблица 2