Определение суффозионной осадки

7.24. (26 прил. 2). Суффозионная осадка основания , сложенного засоленными грунтами, определяется по формуле

(219)

где - относительное суффозионное сжатие грунта i-го слоя при давлении р, равном суммарному вертикальному напряжению на рас­сматриваемой глубине от внешней нагрузки и собственного веса грунта , определяемое по указаниям п. 7.28 (27 прил. 2);

- толщина i-го слоя засоленного грунта;

- число слоев, на которое разбита зона суффозионной осадки за­соленных грунтов.

7.25.Для оснований, сложенных грунтами с легкорастворимыми соля­ми и загипсованными песками, значение определяется в пределах зоны суффозионной осадки, определяемой согласно указаниям п. 7.11 (см. рис. 72).

При расчете оснований, сложенных загипсованными глинистыми гру­нтами, необходимо учитывать схему фильтрационного потока в основа­нии сооружения (п. 7.13).

7.26. Суффозионная осадка основания на расчетный момент времени при фильтрации по схеме 1 определяется по формуле

(220)

Обозначения те же, что и в формуле (219) (26 прил. 2).

Пример расчета суффозионной осадки при вертикальной фильтрации (схема 1) через пять лет после начала эксплуатации сооружения.Основание сложено однородным грунтом ( ).

Размеры фундамента в плане 3´3 м, давление по подошве фундамента р=0,3 МПа, грунт основания - суглинок с содержанием гипса =0,3, фи­льтрующая жидкость - вода, начальное давление суффозионного сжатия =0,1 МПа, сжимаемая толща =6 м.

Величины, входящие в расчетные формулы, имеют следующие значения: =l,45 т/м³, =1,6·10³ 1/сут, =0,l, =0,35 м/сут, =2,2·10³ т/м, =0.

Определяем , общее для всех слоев, по формуле (214)

=1,6·10³·1820/0,1=29

и для каждого слоя по формуле (215)

=l,6·10^з /0,35=0,0046 ;

для первого слоя =0;

¼¼¼¼¼¼¼

для пятого слоя =0,010;

¼¼¼¼¼¼¼

Определяем для каждого слоя по формуле (216)

для 1-го слоя =30(0+0,25·0,3)=2,25;

для 2-го слоя =30(0,5·0,3+0,25·0,3)=6,75;

для 3-го слоя =30(2·0,б·0,3+0,25·0,3)=11,2;

¼¼¼¼¼¼

для 8-го слоя =30(7·0,5·0,3+0,25·0,3)=33,8.

Определяем для каждого слоя по формуле (213);

для 1-го слоя

¼¼¼¼¼¼

для 7-го слоя

для 8-го слоя

¼¼¼¼¼¼

Результаты проведенных вычислений сводим в табл. 128. Из табл. 128 видно, что в 8-м слое содержание гипса практически равно исходному ( =0,3), поэтому дальнейших расчетов не проводим и выщелачиваемую зону ограничиваем глубиной 4 м;

Таблица 128

Обозначение	Номер слоя
параметра
	0,25	0,75	1,25	1,75	2,25	2,75	3,25	3,75	4,25	4,75	5,25
				0,008	0,01	0,013	0,015	0,017	0,019	0,021	0,023
	2,25	6,75	11,2	15,8	20,2	24,8	29,2	33,8	-	-	-
						0,005	0,167	0,298	-	-	-

Для зоны мощностью 4 м определяем степень выщелачивания каждого слоя по формуле (218)

¼¼¼¼¼¼

Определяем относительное суффозионное сжатие для каждого слоя в зависимости от степени выщелачивания и давления р по форму­ле (212). Для 4-го слоя =0,622·0,3·1,45·1/2,32=0,116; =0,186+ +0,025=0,211 МПа.

Определяем суффозионную осадку по формуле (219) (25 прил. 2), для чего составим табл. 129.

Таблица 129

Номер	Обозначение параметров
слоя	, м			, МПа	, МПа	+
	0,25	0,17	0,98	0,294	0,004	0,298		0,149
	0,75	0,5	0,92	0,276	0,011	0,287		0,145
	1,25	0,8	0,8	0,24	0,018	0,258		0,134
	1,75	1,17	0,621	0,186	0,025	0,211		0,116
	2,25	1,5	0,488	0,146	0,033	0,179		0,106
	2,75	1,83	0,384	0,115	0,04	0,155		0,099
	3,25	2,16	0,304	0,091	0,047	0,138	0,44	0,04
	3,75	2,5	0,243	0,073	0,054	0,127

Суффозионная осадка основания =0,5·0,789=0,394м=39,4 см.

Основание сложено неоднородным грунтом. Исходные данные прини­маются как и в предыдущем случае, но с условием, что в основании фун­дамента залегает слой суглинка мощностью 1 м с содержанием гипса 30 %, а ниже залегает суглинок с содержанием гипса 20 %.

Порядок расчета такой же, как и в предыдущем примере, причем из формул (214) и (215) следует, что значение и будут одинаковы в обо­их случаях, поэтому расчет начинаем с определения .

Значения определяем по формуле (212). Результаты вычислений сводим в таблицы 130 и 131.

Таблица 130

Обозначение	Номер слоя
параметра
	0,25	0,75	1,25	1,75	2,25	2,75	3,25	3,75	4,25	4,75	5,25
				0,008	0,01	0,013	0,015	0,017	0,019	0,021	0,023
	2,25	6,75	10,5	13,5	16,5	19,5	22,5	25,5	28,5	31,5	34,5
									-0,075	-0,185	-0,2

Таблица 131

Номер	Обозначение параметров
слоя	, м			, МПа	, МПа	+
	0,25	0,17	0,98	0,294	0,004	0,298		0,149
	0,75	0,50	0,92	0,276	0,011	0,287		0,145
	1,25	0,80	0,8	0,24	0,018	0,258		0,05
	1,75	1,17	0,621	0,186	0,025	0,211		0,037
	2,25	1,50	0,488	0,146	0,033	0,179		0,031
	2,75	1,83	0,384	0,115	0,04	0,155		0,027
	3,25	2,16	0,304	0,091	0,047	0,138		0,025
	3,75	2,50	0,243	0,073	0,054	0,127		0,023
	4,25	2,84	0,197	0,059	0,062	0,021	0,62	0,014
	4,75	3,17	0,163	0,049	0,069	0,118	0,10	0,002
	5,25	3,50	0,137	0,041	0,076	0,117

Суффозионная осадка основания =0,5·0,503=25,2 см.

Рис. 74. Схема расчета деформаций при горизонтальной фильтрации

7.27.Для расчета осадок сторон фундамента при фильтрации по схеме 2 рекомендуется применять метод расчета конструкций на основании, ха­рактеризующемся переменным коэффициентом постели. Расчетная схема предусматривает наличие двух участков в основании фундамента (рис. 74), где участок I равен длине выщелачиваемой зоны. Коэффициент пос­тели на этом участке изменяется от , под стороной фундамента, бли­жайшей к источнику замачивания, до на границе выщелачиваемой зоны (точка ). Участок II равен длине невыщелоченной зоны. Коэффициент постели на этом участке постоянен и равен .

Закон изменения коэффициента постели принимается в виде

(221)

где - относительная координата, равная ;

с - среднее значение коэффициента постели основания, определяемое по формуле

(222)

- коэффициент, характеризующий степень неоднородности основания

(223)

Расчет прогибов производится с помощью уравнения

(224)

где коэффициенты g и f определяются решением системы уравнений, от­ражающих условия равновесия:

(225)

Осадка любой точки абсолютно жесткого фундамента при различных состояниях выщелачиваемой зоны определяется по формуле

(226)

Средний коэффициент постели основания рассчитывается по формуле

(227)

Значения соответствуют коэффициенту постели невыщелочен­ного водонасыщенного грунта, - полностью выщелоченного грунта.

Значения и определяют по формуле

(228)

где р - давление по подошве фундамента, МПа;

s - расчетная осадка фундамента, см, определяется по формуле

(229)

где т - число слоев, на которое разделена по глубине толща загипсованно­го грунта;

- среднее дополнительное давление в i-ом слое грунта, МПа;

- толщина i-го слоя грунта, см;

- модуль деформации i-гo слоя грунта, МПа.

При этом зона суффозионной осадки принимается равной мощности h загипсованного грунта, а относительное суффозионное сжатие , оп­ределяемое по результатам лабораторных испытаний, соответствует степе­ни выщелачивания =1.

Пример. Расчет суффозионной осадки основания фундамента при горизонтальной фильтрации (схема 2) через пять лет после начала эксплуата­ции сооружения,

Исходные данные такие же, как и в примере расчета п. 7.26 для одноро­дного основания. Дополнительные условия: от подошвы фундамента до глубины 2 м залегает суглинок с содержанием гипса 30 %, подстилаемый глиной. Расстояние от входного участка фильтрационного потока до фундамента l=2 м.

Определяем состояние выщелачиваемой зоны в последовательности, приведенной в примере 1 для однородного основания. В данном примере длина выщелачиваемой зоны также будет равна 4 м,так как все расчетные условия приняты аналогичными условиям предыдущего примера. Таким образом, точка b (см. рис. 74) на 0,5 м правее центральной оси фундамента, т.е. Х=0,5. Тогда относительная координата этой точки =0,5/1,5=0,33.

Определяем значения коэффициентов постели и по формуле (228). Для этого вначале определяем значения осадок для невыщелочен­ного и выщелоченного грунта при давлении р=0,3 МПа.

Осадка невыщелоченного грунта составляет 3 см. Тогда =0,3/3=0,1 МПа/см.

Для определения осадки выщелоченного грунта по формуле (220) просуммируем осадки четырех слоев (2 м) из табл. 129 примера 1 для однородного основания =0,5(0,149+0,145+0,134+0,116)=27 см.

Тогда =0,3/27=0.0111 МПа/см, .

Значение среднего коэффициента постели основания определяем по формуле (227)

МПа/см.

По формуле (226) определяем осадку стороны фундамента, ближайшей к источнику замачивания (=-1),

см

для противоположной стороны (=1)

см

7.28(27 прил. 2).Относительное суффозионное сжатие определяется:

а) при полевых испытаниях статической нагрузкой с длительным замачиванием по формуле

(230) (26 прил. 2)

где - суффозионная осадка штампа при давлении ;

- зона суффозионной осадки основания под штампом;

б) при компрессионно-фильтрационных испытаниях по формуле

(231) (27 прил. 2)

где - высота образца природной влажности при ;

- высота того же образца после замачивания (полного водонасы­щения) при давлении ;

- высота того же образца грунта после длительной фильтрации воды и выщелачивания солей при давлении р.