Горизонтальных перемещений в массиве грунта

I - эпюра горизонтальных перемещений поверхности; II - эпюра горизон­тальных перемещений в массиве грунта; 1 и 2 - эпюры изменения горизо­нтальных перемещений по глубине; 3 - граница зоны горизонтальных перемещений

3.71. Изменение горизонтальных перемещений по глубине в пределах зон их развития от до 0 происходит по линейному закону (рис. 48).

Величина горизонтального перемещения грунта по глубине опре­деляется по формуле

(136)

где - величина горизонтального перемещения грунта на поверхности в рассматриваемой точке х, определяемая по формуле (132).

Таблица 80

№ слоя	Глубина, м	rs, г/см	rd, г/см	r, г/см	w	psl, кПа	esl, при давлении pi, кПа, равном
II	2,1	2,68	1,4	1,78	0,14		0,014	0,038	0,062
III	3,1	2,68	1,42	1,8	0,13		0,012	0,028	0,042
III	4,1	2,7	1,45	1,82	0,7		0,008	0,02	0,042
III	5,1	2,68	1,48	1,84	0,16		0,006	0,012	0,016
II	6,1	2,68	1,5	1,85	0,17		0,006	0,011	0,15

Пример. Определить для жилого дома просадку основания ленточного фундамента шириной b=2 м и глубиной заложения 2 м при замачивании сверху и медленном повышении влажности грунтов. Давление По подошве фундамента равно 200 кПа (2 кгс/см²).

Жилой дом проектируется на участке, сложенном лессовидными суглинками и супесями (см. рис. 43). Грунтовые условия площадки по просадочности относятся к I типу. Основные физико-механические характерис­тики грунтов приведены в табл. 80.

Определение просадки основания фундаментов при замачивании сверху.

В соответствии с принятой разбивкой основания на слои определяем вертикальные напряжения в середине каждого слоя. Результаты расчетов приведены в табл. 81.

По табл. 77 определяем относительную просадочность грунта в середине каждого слоя при среднем фактическом напряжении , равном и результаты заносим в табл. 78. Определяем, что глубина дефо­рмируемой зоны будет равна 4 м. так как для ниж­него слоя лессовидных суглинков кПа, а суммарное напряжение на кровле этого слоя 159 кПа.

Таблица 81

Глубина от подошвы фундамента	szg, кПа	a	ap0, кПа	szg + +ap0, кПа	si, кПа	esl,i
						0,031
		0,818				0,021
2,5		0,470				0,012
		0,306

По формуле (125) (16 прил. 2) определяем величины коэффициента для каждого слоя:

=0,5+l,5(200-80)/100=2,3;

=0,5 +1,5(200-140)/100= 1,4;

=0,5 +1,5(200-140)/100 =1,4.

Определяем по формуле (122) (13 прил. 2) просадку основания фундамента

=0,031·100·2,3 +0,021·150·1,4 +0,012·150·1,4=14 см.

Определение просадки основания фундамента

при медленном повышении влажности.

Определяем относительную просадочность при неполном водонасыщении для каждого слоя по формуле п. 3.58

=(0,031-0,01)0,33 +0,01=0,017;

=(0,021-0,01)0,33 +0.01=0,013;

=(0,012-0,01)0,33 +0,01=0,0104.

По формуле (122) (13 прил. 2) определяем просадку фундамента = =0,017·100·2,3 +0,014·150·1,7 +0,0104·150·1,4=9,6 см.

Пример. Определить разность просадок и крены двух отдельно стоящих фундаментов (см. рис. 44). Исходные данные: b==3 м; =4,2м; р=300 кПа; d =l,5 м; =5,5м; =2 м; =5 м; =3,6 м; =3 м; = =4,2 м; =1,5 м; =0,9 м; =2,1 м; l=12 м; =2,4 м; =2,8м; =6,8м.

Фундаменты проектируются на участке, сложенном просадочными лессовидными суглинками и супесями (толщина слоя соответственно 4 и 3 м), физико-механические характеристики которых приведены в табл. 82.

Разбиваем просадочную толщу грунтов на слои толщиной 1 м и определяем вертикальные напряжения в основании фундаментов. Результаты расчетов приведены в табл. 83.

Таблица 82

Вид грунта	Глубина, м	rs, г/см	rd, г/см	r, г/см	w	psl, кПа	esl, при давлении pi, кПа, равном
Супесь	2,1	2,68	1,4	1,78	0,15		0,014	0,04	0,066
Супесь	3,1	2,68	1,45	1,82	0,16		0,012	0,03	0,048
Суглинок	4,1	2,7	1,45	1,82	0,095		0,01	0,024	0,038
Суглинок	5,1	2,7	1,47	1,85	0,1		0,01	0,018	0,027
Суглинок	6,1	2,7	1,48	1,85	0,12		0,01	0,016	0,022

Таблица 83

Глубина от подо­швы фундамента	szg, кПа	a	ap0, кПа	szg + +ap0, кПа	si, кПа	esl,i	ksl,i
						0,068	3,7
0,6		0,96				0,051	3,5
1,6		0,738				0,031	2,75
2,6		0,53				0,023	2,15
3,6		0,325				0,017	1,95
4,6		0,234				0,014	1,7
5,5		0,167
6,8		0,114

Таблица 84

Вид грунта	Глубина, м	rs, г/см	rd, г/см	r, г/см	w	psl, кПа	wsl	wa	wsat	b0
Супесь		2,68	1,42	1,8	0,1		0,198	0,216	0,282
Суглинок		2,7	1,45	1,85	0,132		0,192	0,207	0,270
Супесь		2,68	1,47	1,88	0,117		0,178	0,200	0,262
Глина		2,7	1,62	-	0,182	-	-	-	-	-

По табл. 79 определяем относительную просадочность грунта в середине каждого слоя, а по формуле (125) (16 прил. 2) - величину коэффицие­нта k,i.i. Результаты расчетов заносим в табл. 83.

По формуле (122) (13 прил. 2) определяем просадки фундаментов с учетом замачивания грунтов в нижней части деформируемой зоны, т.е. в пределах =3,6м и =1,5 м: =0,031·60·2,75 +0,023·100·2,15 +0,017´ ´100·1,95 +0,014·90·1,7=15,4 см; =0,017·60·1,95 +0,014·90·1,7=4,1 см.

Разность просадок фундаментов Ф-1 и Ф-2 равна: = =15,4 -4,1=11,3 см.

Определяем крен фундамента Ф-1 исходя из того, что толщина замоче­нного слоя грунта под одной его гранью равняется =3,6 м, а под другой =4,2м; =0,031·10·2,75 +0,023·100·2,15 +0,017·100·1,96 +0,014·90´ ´1,7=11,2 см; =0,051·30·3,5 +0,031·100·2,75 +0,023·100·2,15 +0,017·100´ ´1,95 +0,014·90·1.7=24 см;

Пример. Определить разность просадок фундаментов здания (см. рис. 47) от собственного веса грунта при наличии маловодопроницаемого экрана. Промышленное здание проектируется на участке (см. рис. 46), сложенном лессовидными суглинками и супесями, обладающими просадочными свойствами. Грунтовые условия по просадочности относятся ко II типу. Средние значения основных физико-механических характеристик грунтов приведены в табл. 84, а относительной просадочности при приро­дном давлении и степени влажности =0,8 через 1 м по глубине - на рис. 46.

Промышленное здание имеет сетку колонн 12´24 м, глубину заложения фундаментов 2 м. В основании его предусматривается устройство эк­рана из уплотненного грунта толщиной 3 м, в результате чего полностью исключается просадка от нагрузки фундамента и возможна только проса­дка от собственного веса грунта. Источник замачивания расположен в осях А - В и имеет ширину 24 м.

Конечная степень влажности при замачивании через маловодопроницаемый экран принимается равной: =0,65,влажность полного водонасыщения =0,85,что соответствует значениям влажности грунтов, приведенным в табл. 84.

Определяем по формуле п. 3.58 относительную просадочность при по­лном и неполном водонасыщении (табл. 85).

Таблица 85

Относительная	Значение коэффициентов относительной просадочности и на глубинах, м
просадочность
	0,018	0,027	0,033	0,038	0,041	0,043	0,043	0,041	0,037	0,024	0,016	0,015
	0,012	0,013	0,014	0,015	0,016	0,016	0,019	0,018	0,017	0,014	0,012	-

По формуле (122) (13 прил. 2) определяем максимальную величину просадки по оси Б при полном водонасыщении грунта и =1.

=0,018·150+0,027·100 +0,033·100 +0.038·100 +0,041·100 +0,043·100 + +0,043·100 +0,041·100 +0,037·100 +0,024·100 +0.016·100 +0,015·100=38,5 см.

Определяем по формуле (131) расчетную длину криволинейного учас­тка просадки грунта г при среднем значении tg b:

tg b=(0,7·8 +1,43·4 +0,7·6,5)/(8 +4 +6,5)=0,85;

г=18,5(0,5 +1,7·0,85)=3б м.

Определяемая по формуле (130) просадка оснований фундаментов по осям А, В равна 32,8 см, по оси Г - 14,2 см и по оси Д - 0,8 см. Разности просадок между фундаментами по осям А и В составляют 5,7 см, по осям В и Г - 18,6 см и по осям Г и Д - 13,4 см.

Общие положения по проектированию оснований

3.72(3.8). При проектировании оснований, сложенных просадочными грунтами, в случае их возможного замачивания (п. 3.2а ,(3.2а)) должны предусматриваться мероприятия, исключающие или снижающие до допу­стимых пределов просадки оснований и (или) уменьшающие их влияние на эксплуатационную пригодность сооружений в соответствии с указани­ями пп. 3.73 и 3.76(3.12 и 3.13).

В случае невозможности замачивания основания в течение всего срока эксплуатации сооружения (с учетом его возможной реконструкции) просадочные свойства грунтов допускается не учитывать, однако в расчетах должны использоваться физико-механические характеристики грунтов, соответствующие установившейся влажности п. 3.2(3.2).

3.73(3.12). При возможности замачивания грунтов основания п. 3.2 (3.2) следует предусматривать одно из мероприятий:

а) устранение просадочных/свойств грунтов в пределах всей просадоч­ной толщи (пп. 2.293 и 3.76(2.69 и 3.13));

б) прорезку просадочной толщи глубокими фундаментами, в том числе свайными н массивами из закрепленного грунта (пп. 2.291 и 3.79(2.67 и 3.14));

в) комплекс мероприятий, включающий частичное устранение просадочных свойств грунтов, водозащитные и конструктивные мероприятия (пп. 2.291-2.295(2.67-2.71)).

В грунтовых условиях II типа наряду с устранением просадочных свойств грунтов или прорезкой просадочной толщи глубокими фундамен­тами должны предусматриваться водозащитные мероприятия, а также со­ответствующая компоновка генплана.

Выбор мероприятий должен производиться с учетом типа грунтовых условий, вида возможного замачивания, расчетной просадки, взаимосвязи проектируемых сооружений с соседними объектами и коммуникациями в соответствии с требованиями п. 1.1(1.1).

Примечание. Устранение просадочных свойств грунтов (подпункт «а») в грунтовых условиях I типа допускается выполнять Только в пределах части верхней зоны просадки, но не менее ²/₃ ее высоты, если констру­кции сооружения рассчитаны па возможные деформации основания, а просадки и их неравномер­ность не превышают 50 % предельных деформаций основания для данного сооружения.

3.74. Основания зданий и сооружений проектируются как на обычных непросадочных грунтах [без применения мероприятий, указанных в п. 3.73 (3.12) в тех случаях, когда возможные суммарные осадки и просадки, а так­же их неравномерность не превышают допустимых для данного здания или сооружения величин из условий обеспечения их прочности и эксплу­атационной пригодности.

3.75. Область применения приведенных в п. 3.73(3.12) мероприятий оп­ределяется инженерно-геологическими условиями площадок строительства и конструктивными особенностями здании и соо­ружений.

Устранение просадочных свойств грунтов применяется для зданий и сооружений, осадки фундаментов которых на уплотненных или закрепле­нных грунтах не превышают допустимых для них ве­личин.

Прорезку просадочных грунтов наиболее целесообразно применять в грунтовых условиях, характеризующихся наличием ниже просадочной то­лщи слоев грунта с повышенной плотностью.

Комплекс мероприятий применяется при проектировании и привязке зданий гибкой конструктивной схемы, а также зданий с несущими продо­льными и поперечными стенами.

3.76(3.13). Устранение просадочных свойств грунтов достигается:

а) в пределах верхней зоны просадки или ее части - уплотнением тяжелыми трамбовками, устройством грунтовых подушек, вытрамбовыванием котлованов, в том числе с устройством уширения из жесткого материала, химическим или термическим закреплением;

б) в пределах всей просадочной толщи - глубинным уплотнением грун­товыми спаями, предварительным замачиванием грунтов основания, в том числе с глубинными взрывами, химическим или термическим закреп­лением.

Примечание. Проектирование уплотнения просадочных грунтов глу­бинными взрывами производится в соответствии с Методическими рекомендациями по уплотнению просадочных грунтов гидровзрывным спосо­бом (Киев, 1980).

3.77. При устранении просадок грунтов путем снижения давления по подошве фундаментов до величины начального просадочного давления расчет оснований производится в следующей последовательности:

в соответствии с величиной начального просадочного давления на отметке заложения фундамента в первом приближении определяются пло­щадь и размеры подошвы фундаментов в плане;

для проверки принятых размеров фундаментов и давления па просадо­чный грунт строятся эпюры распределения по глубине природного на­пряжения в грунте и дополнительного напряжения от нагрузки фундаментов по вертикали, проходящей через центр фундамента (рис. 49);

на расчетную схему распределения напряжения наносится кривая изменения по глубине величины начального просадочного давления ;

суммарная величина природного и дополнительного напряжений + в пределах всей просадочной толщи грунта сопоставляется с величиной начального просадочного давления ;

при >+ принятые размеры фундаментов принимаются за окончательные;

если <+ на какой-либо глубине (в пределах слоя толщиной более 2 м) давление по подошве фундамента должно быть снижено до величины, при которой обеспечивается условие =+.

Рис. 49. Расчетная схема распределения напряжений от собственного веса грунта , дополнительного напряжения и начального просадочного давленияпо глубине в основании фундамента

3.78. Исходными материалами для разработки проекта основания с ус­транением просадочных свойств грунтов методами, перечисленными в п. 3.76(3.13), служат:

планы и размеры фундаментов зданий и сооружений с указанием наг­рузок на них;

инженерно-геологические разрезы на застраиваемом участке;

основные физико-механические характеристики грунтов, входящих в просадочную толщу;

тип грунтовых условий по просадочности;

карта изменения толщины слоя просадочных грунтов;

химический состав грунта (при применении химического закрепления);

карта изменения расчетной величины просадки грунтовот собственно­го веса (при уплотнении просадочных грунтов предварительным замачиванием);

коэффициенты газопроницаемости грунтов (при закреплении их обжигом).

3.79(3.14).При проектировании глубоких фундаментов следует учитывать:

в грунтовых условиях I типа - сопротивление грунта по боковой повер­хности фундаментов;

в грунтовых условиях II типа - негативное трение грунта по боковой по­верхности фундаментов, возникающее при просадке грунтов от собственного веса.

3.80. Комплекс мероприятий, включающий уплотнение грунтов в пределах деформируемой зоны, водозащитные и конструктивные мероприятия, применяется на площадках с грунтовыми условиями II типа по просадочности.

На площадках с грунтовыми условиями по просадочности I типа водозащитные и конструктивные мероприятия должны предусматриваться то­лько в тех случаях, когда не могут быть устранены просадочные свойства грунтов в пределах деформируемой зону или применена прорезка ее глубокими фундаментами.

3.81. Величины просадок грунта основания, возникающих при замачивании, используются при расчетах конструкций зданий и сооружений с учетом типа грунтовых условий и принятых мероприятий.

На площадках с грунтовыми условиями I типа должно учитываться изменение сжимаемости основания вследствие замачивания просадочного грунта, а на площадках с условиями II типа, кроме того, оседание поверхности основания при просадке грунта от собственного веса.

3.82. В типовых проектах зданий и сооружений, предназначенных для строительства на просадочных грунтах, должны содержаться области их применения в зависимости от грунтовых условий.

Для просадочных грунтов I типа область применения типовых проектов задается величинами среднего модуля деформации и степени из­менчивости сжимаемости грунта основания a, а для просадочных грунтов II типа - величинами просадок и длиной криволинейного участка просадки грунта r пли условным радиусом кривизны поверхности R при просадке грунта от собственного веса.

Средний модуль деформации просадочных грунтов принимается равным:

(137)

где Е и - соответственно расчетные значения модулей деформации просадочных грунтов при природной влажности и водонасыщенном состоянии.

Степень изменчивости сжимаемости основания, сложенного просадо­чными грунтами I типа, при замачивании оценивается коэффициентом a

(138)

где - средняя осадка здания на просадочном грунте природной влажности;

- возможная величина просадки грунта в пределах деформируемой зоны от наиболее нагруженного фундамента.

Условный радиус кривизны поверхности R при просадке грунта основания от собственного веса принимается равным:

(139)

где k - безразмерный коэффициент, численно равный , м.