Расчет осадок оснований, сложенных сильнольдистыми грунтами и подземным льдом

И.1 Осадка основания столбчатого фундамента на сильнольдистых грунтах определяется согласно 7.2.16, 7.2.17 и 8.8. При этом, составляющую осадки s_p, м, обусловленную уплотнением оснований под нагрузкой, допускается определять по формуле

(И.1)

где n и h_j - соответственно число выделенных слоев грунта и их толщина, м;

x_j - относительное сжатие j-го слоя грунта, доли единицы, определяемое опытным путем; для прослоев льда значение x_i,j допускается определять по формуле

0123A10B1DE05946

(И.2)

здесь n_j - пористость j-го слоя льда;

р - среднее давление на грунт под подошвой фундамента, кПа;

s_а - атмосферное давление, принимаемое равным 10,0 кПа;

sg,j - природное (бытовое) давление в середине j-го слоя, кПа;

a_m,j- безмерный коэффициент, принимаемый по таблице И.1 в зависимости от отношения сторон подошвы фундамента а/b и относительной глубины

(здесь z¢_j-1 и z¢_j) - расстояния от подошвы фундамента соответственно до кровли и подошвы j-го слоя льда).

Таблица И.1 - Значения коэффициента a_т

z¢/b	Значения коэффициента aт при l/b
1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0	3,0	10,0
0,4	0,417	0,450	0,474	0,492	0,506	0,516	0,545	0,569
0,6	0,269	0,299	0,324	0,343	0,358	0,370	0,406	0,438
0,8	0,181	0,206	0,227	0,245	0,259	0,272	0,310	0,350
1,0	0,128	0,148	0,165	0,180	0,193	0,205	0,243	0,289
1,5	0,064	0,075	0,085	0,095	0,104	0,112	0,143	0,196
2,0	0,038	0,044	0,051	0,057	0,063	0,069	0,093	0,145
2,5	0,025	0,029	0,038	0,038	0,042	0,046	0,064	0,112
3,0	0,017	0,020	0,024	0,027	0,030	0,033	0,047	0,090

И.2 Скорость осадки сильнольдистых грунтов v, м/год, обусловленная их пластично-вязким течением, определяется по формуле

(И.3)

где т - число месяцев в году, в течение которых развиваются деформации ползучести грунтов;

v_j - среднемесячная скорость осадки, м/мес, определяемая согласно указаниям И.3.

И.3 Среднемесячная скорость осадки сильнольдистых грунтов основания v_j м/мес (см/мес), определяется по формуле

(И.4)

где n - число слоев грунта, в пределах которых определяется среднемесячная температура T_j,k;

h_k - толщина k-го слоя грунта, м, принимается не более 0,2b (b - меньший размер подошвы фундамента);

x_k - скорость относительной деформации k-го слоя грунта, 1/ч, при среднемесячной температуре грунта T_j,k, определяемая по формуле

0123A10B1DE05946

(И.5)

здесь h_k - коэффициент вязкости k-го слоя грунта основания, кПа×ч, определяемый согласно указаниям И.5;

s_k - напряжение, кПа, в k-м слое грунта основания, определяемое по И.4;

s_L,k - предел текучести k-го слоя грунта основания, кПа, определяемый по И.5.

И.4 Напряжение s_k вычисляется по формуле

s_k = 0,5(s_z,k-1 + s_z,k), (И.6)

где s_z,k-1 и s_z,k - напряжения, кПа, на верхней и нижней границах k-го слоя, определяемые по формуле

s_z = a₀р₀, (И.7)

где a₀ - безразмерный коэффициент, принимаемый по таблице И.2 в зависимости от отношения сторон подошвы фундамента а/b и от значения z¢/b (здесь z - расстояние от низа подошвы фундамента до уровня, на котором определяется напряжение);

p₀ = p - s_g - дополнительное (к природному) вертикальное давление на грунт под подошвой фундамента, кПа;

где p - среднее давление на грунт под подошвой фундамента от постоянной и длительных долей временных нагрузок, кПа;

s_g - природное (бытовое) давление в грунте на уровне подошвы фундамента от веса вышележащих слоев грунтов (до отметки природного рельефа), кПа.

Таблица И.2 - Значения коэффициента a₀

z¢/b	Значения коэффициента a0 при a/b
	1,2	1,4	1,6	1,8
0,05	0,089	0,090	0,077	0,074	0,072	0,070	0,066	0,063
0,1	0,171	0,159	0,150	0,144	0,140	0,137	0,129	0,123
0,2	0,298	0,281	0,269	0,259	0,252	0,247	0,232	0,221
0,4	0,382	0,356	0,373	0,366	0,360	0,354	0,334	0,312
0,6	0,337	0,352	0,359	0,360	0,359	0,357	0,342	0,316
0,8	0,268	0,290	0,304	0,307	0,318	0,321	0,316	0,291
1,0	0,208	0,231	0,248	0,261	0,270	0,276	0,282	0,260
1,5	0,115	0,133	0,147	0,160	0,171	0,180	0,204	0,198
2,0	0,071	0,083	0,094	0,104	0,113	0,121	0,148	0,158
2,5	0,047	0,056	0,064	0,071	0,078	0,085	0,109	0,132
3,0	0,034	0,040	0,046	0,052	0,057	0,062	0,083	0,112
4,0	0,019	0,023	0,027	0,030	0,033	0,037	0,051	0,085

Среднее дополнительное давление на грунт р₀ должно удовлетворять условию

(И.8)

где k_f - безразмерный коэффициент, принимаемый по первой строке таблице И.3 при h_s/b = 0, h_s - толщина грунтовой прослойки под фундаментом;

s_и - наибольшее значение напряжения, кПа, при котором сохраняется линейная зависимость скорости установившегося течения от напряжения на начальном участке реологической кривой, определяемое по И.5.

Таблица И.3 - Значения коэффициента k_f

hs/b	Значения коэффициента kf при a/b
	1,2	1,4	1,6	1,8
	2,6	2,65	2,7	2,7	2,75	2,8	2,9	3,2
0,5	3,3	3,35	3,4	3,4	3,45	3,5	3,6	3,8
1,0	3,8	4,40	4,8	4,8	4,60	4,4	4,3	4,6
1,5	10,0	8,70	7,7	7,1	6,70	6,4	5,6	5,8
2,0	16,2	13,8	12,1	11,0	10,2	9,5	7,7	7,5

И.5 Расчетные характеристики сильнольдистого грунта h, s_L, s_u определяются при инженерных изысканиях из испытаний образцов мерзлого грунта на одноосное сжатие в соответствии с ГОСТ 12248.

Температуры T_j,k, в зависимости от которых устанавливаются значения h и s_L, следует определять по формулам (7.5) - (7.7) настоящих норм. Значения коэффициента a для определения температуры принимаются по таблице И.4 для j-го месяца и глубины залегания середины k-го слоя z, измеряемой от верхней поверхности многолетнемерзлых грунтов. При этом за первый месяц (j = 1) принимается тот, в котором глубина сезонного протаивания достигает наибольшего значения. Для s_и температура принимается равной температуре на глубине ниже подошвы фундамента на 0,5b (здесь b - ширина подошвы фундамента).

Таблица И.4 - Значения коэффициента a_j,k

z, м	Значения коэффициента aj,k при j, мес
1,0	0,34	0,31	0,46	0,76	1,12	1,45	1,66	1,69	1,54	1,24	0,88	0,55
2,0	0,62	0,51	0,53	0,68	0,91	1,17	1,38	1,49	1,47	1,32	1,09	0,83
3,0	0,83	0,70	0,65	0,70	0,82	1,00	1,17	1,30	1,35	1,30	1,18	1,00
4,0	0,96	0,84	0,77	0,76	0,81	0,91	1,04	1,16	1,23	1,24	1,19	1,08
5,0	1,03	0,94	0,87	0,83	0,84	0,89	0,97	1,06	1,13	1,17	1,16	1,11
6,0	1,06	1,00	0,94	0,90	0,88	0,90	0,94	1,00	1,06	1,10	1,12	1,10
Примечание - z - расстояние от верхней поверхности многолетнемерзлых грунтов до уровня, на котором определяется температура.

И.6 Скорость осадки подземного льда v, м/год, обусловленная его пластично-вязким течением, определяется по формуле

0123A10B1DE05946

(И.9)

где р₀ - дополнительное (к природному) вертикальное давление на грунт под подошвой фундамента, кПа, определяемое так же, как и в И.4.

b - ширина подошвы фундамента, м;

k_i - параметр, характеризующий вязкость льда, определяемый из испытаний образцов льда на одноосное сжатие, °С/(кПа×ч);

п - число слоев, на которое разделяется толща льда (толщина слоя принимается не более 0,4b);

k_t,j, k_t,j-1 - коэффициенты, 1/°С, принимаемые по таблице И.5 в зависимости от температуры основания (T₀ - T_bf) и расстояний от верхней поверхности многолетнемерзлых грунтов до кровли z_j-1 и подошвы z_j j-го слоя льда;

w_j-1, w_j - безразмерные коэффициенты, определяемые по таблице И.6 в зависимости от отношения сторон подошвы фундамента а/b и соответственно относительных глубин и (здесь z¢_j-1 и z¢_j) - расстояния от подошвы фундамента соответственно до кровли и подошвы j-го слоя льда).

Таблица И.5 - Значения коэффициента k_t

z, м	Коэффициент kt, 1/°С, при температуре T0 - Тbf, °С
-2,5	-3	-3,5	-4	-5	-6	-8	-10
	0,408	0,377	0,353	0,333	0,301	0,277	0,243	0,218
1,0	0,327	0,295	0,266	0,242	0,206	0,179	0,143	0,118
1,5	0,316	0,279	0,251	0,227	0,192	0,166	0,131	0,108
2,0	0,307	0,269	0,241	0,218	0,184	0,158	0,124	0,102
2,5	0,299	0,263	0,235	0,213	0,178	0,153	0,120	0,098
3,0	0,295	0,259	0,231	0,208	0,174	0,150	0,117	0,096
4,0	0,289	0,255	0,227	0,204	0,170	0,146	0,114	0,094
5,0	0,288	0,252	0,225	0,202	0,168	0,144	0,112	0,092
6,0	0,287	0,251	0,223	0,200	0,167	0,143	0,111	0,091

Таблица И.6 - Значения коэффициента w

z¢/b	Значения коэффициента w при a/b
	1,2	1,4	1,6	1,8
0,5	0,070	0,068	0,066	0,065	0,063	0,062	0,059	0,058	0,055
1,0	0,145	0,145	0,145	0,145	0,145	0,144	0,139	0,136	0,130
1,5	0,181	0,189	0,194	0,198	0,200	0,201	0,200	0,196	0,186
2,0	0,204	0,216	0,224	0,230	0,235	0,238	0,243	0,242	0,231
2,5	0,218	0,232	0,243	0,262	0,258	0,263	0,275	0,277	0,267
3,0	0,228	0,244	0,257	0,267	0,275	0,281	0,299	0,305	0,297
3,5	0,236	0,253	0,267	0,278	0,287	0,295	0,317	0,326	0,323
4,0	0,241	0,259	0,274	0,286	0,297	0,305	0,332	0,344	0,346
5,0	0,249	0,269	0,285	0,299	0,310	0,320	0,353	0,370	0,384
6,0	0,254	0,275	0,292	0,307	0,319	0,330	0,368	0,389	0,414
Примечание - z - расстояние от верхней поверхности многолетнемерзлых грунтов до рассматриваемого уровня.

Среднее дополнительное давление р₀ должно удовлетворять условию (И.8), при этом значение k_f определяется по таблице И.3 в зависимости от толщины грунтовой прослойки под фундаментом h_s и размеров подошвы а и b. Значение s_u определяется из испытаний образцов льда на одноосное сжатие при температуре Т_т (7.2.7) на уровне кровли льда.

Приложение К
(рекомендуемое)