Инженерно-геологические условия

По физико-механическим характеристикам (см. приложение Б, таблицы Б.1, Б.2) необходимо определить наименование грунтов на основании [1] и оценить их несущую способность по условному расчетному сопротивлению R₀ [2, прил. 3]. При нахождении R₀ для глинистых грунтов по приложению 3, таблица 3 [2] при промежуточных значениях коэффициента пористости е и индекса текучести  необходимо выполнить интерполяцию.

Результаты проведенных исследований оформить в виде таблицы (см. приложение В, таблица В.1).

Если при определении наименования грунта выяснится, что он относится к рыхлым пескам или же к глинистым грунтам текучей консистенции, супесям, суглинкам, глинам, у которых коэффициенты пористости превышают соответственно 0,7; 1,0; 1,1, то следует указать, что условное расчетное сопротивление R₀ этих грунтов не нормируется. Такие грунты, как правило, без специальных мероприятий по увеличению несущей способности (уплотнение, закрепление) не могут быть использованы в качестве основания фундамента мелкого заложения. В случае свайных фундаментов глинистые грунты с показателем текучести >0,6 также не могут служить основанием. Однако, это не значит, что такие грунты не могут работать как подстилающие в составе естественного основания.

В выводах к данному разделу отражается возможность использования каждого грунта в качестве рабочего слоя, особенности основания в целом (неравномерную сжимаемость, возможность пучения при промерзании и др.), возможные способы увеличения несущей способности слабых грунтов.

 

Наименование грунтов

В задании на проектирование (см. приложение Б, таблица Б.1, Б.2) приведены физико-механические характеристики дисперсионных (без жестких структурных связей) грунтов – песчаных и пылевато-глинистых. Грунт относится к глинистым если в характеристиках грунта имеется влажность на границе текучести w_L и влажность на границе раскатывания w_р, если же они отсутствуют, то грунт – песчаный.

При определении физико-механических характеристик грунтов следует помнить, что число пластичности I_p и показатель текучести I_L определяются для глинистых грунтов.

 Наименование песчаного грунта определяется по гранулометрическому составу, плотности сложения и степени влажности [1, таблица Б.10, Б.17, Б.18 или приложение Е (таблица Е.1, Е.2, Е.3)].

Наименование глинистого грунта определяется по числу пластичности I_p, индексу текучести I_L и коэффициенту пористости е [1, таблица Б.11, Б.14 или приложение Е (таблица Е.4, Е.5)].

Если грунты находятся ниже уровня подземных вод, то необходимо учитывать взвешивающее действие воды (кроме грунтов, которые являются водоупором). В этом случае, в соответствии с законом Архимеда, удельный вес грунта определяется с учетом взвешивающего действия воды g_sb.

Таким образом, каждому слою инженерно-геологической толщи дается наименование на основании определенных физико-механических харатеристик, получаемых лабораторным и расчетным путем. Например:

Слой № ____: песок мелкий рыхлый насыщенный водой – толщина слоя 4 м. Удельный вес γ = 18,2 кН/м³, угол внутреннего трения j= 19°, модуль деформации Е=24,8 МПа; условное расчетное сопротивление R_о не нормируется [2,  приложение 3, таблица 2 или приложение Е (таблица Е.6)]:

мелкий – размер зерен диаметром более 10 мм составляет 83% [1, таблица Б.10];

насыщенный водой – S_r=0,87>0,8 [1, таблица Б.17]);

рыхлый – e=0,875>0,75 [1, таблица Б.18]).

Слой № ____: глина полутвёрдая – толщина слоя 5 м. Удельный вес γ = 19,2 кН/м³, угол внутреннего трения j= 17,5°, удельное сцепление с=27 кПа, модуль деформации Е=20,91 МПа; условное расчетное сопротивление R_о=208,9 кПа [2, приложение 3, таблица 3 или приложение Е (таблица Е.5)]:

глина– I_p = 0,254 > 0,17 [1, таблица Б.11]);

полутвердое состояние – 0<I_L=0,224<0,25 [1, таблица Б.14].

 

Несущая способность грунтов

Для определения предварительных размеров подошвы фундамента мелкого заложения (ФМЗ) пользуются значением несущей способности грунтов R₀ (п. 4.2.1). Необходимо помнить, что R₀ приведены для фундаментов, имеющих ширину b=1 м и глубину заложения d=2 м. Затем эти размеры уточняют по предельным состояниям основания с использованием расчётного сопротивления грунтов R [2, формула (7)], которое зависит от свойств грунта, размеров фундамента, конструктивных особенностей здания.

 

Варианты фундамента

Отличительной особенностью проектирования фундаментов является вариантность. Для типового здания не существует типового фундамента. При выборе того или иного фундамента необходимо учитывать совместную работу основания, фундамента и надземных несущих конструкций здания, инженерно-геологические, гидрогеологические, климатические условия строительной площадки (глубины сезонного промерзания см. приложение Е, рис. Е.7), чувствительность несущих конструкций здания к неравномерным осадкам, крену и другие особенности здания, методы выполнения работ по устройству фундаментов, возможности строительной организации и ряд других факторов. Все это приводит к необходимости разработки нескольких вариантов фундаментов. Наиболее оптимальный из них определяется путем технико-экономического сравнения вариантов.

Проектирование оснований и фундаментов выполняется с учетом следующих положений:

- обеспечение прочности и эксплуатационных требований зданий;

- максимального использования прочностных и деформационных свойств грунта;

- максимального использования прочности материала фундамента;

- достижение минимальной стоимости, материалоемкости и трудоемкости.

При учебном проектировании необходимо предложить и обосновать не менее двух типов возможных в данных условиях вариантов фундаментов. В первую очередь должен быть рассмотрен вопрос о возможности применения фундаментов мелкого заложения и свайных. При наличии слабых грунтов необходимо решить вопрос об искусственном увеличении несущей способности таких грунтов (уплотнение, устройство подушек, закрепление и др.)

Отсутствие на небольших глубинах прочных грунтов ведет к необходимости применения фундаментов в виде сплошной железобетонной плиты, перекрестных лент и т.д.

Для зданий с большими нагрузками или в случае необходимости расположения помещений на большой глубине, ниже уровня подземных вод, в слабых водонасыщенных грунтах может оказаться целесообразным, а иногда и единственно возможным применение опускных колодцев или конструкций «стена в грунте».

Сравнение вариантов фундаментов выполняется по критериям стоимости (приложение Г, таблица Г.1).

Проектирование оснований