Расчет осадок грунтового основания по методу эквивалентного слоя

Принимается, что осадке заданного штампа с равномерно распределенной нагрузкой соответствует осадка эквивалентного слоя мощностью в условиях одномерного обжатия равномерно распределенной нагрузкой одинаковой интенсивностью ( )

- мощность эквивалентного слоя;

- коэффициент, учитывающий боковое расширение грунта и зависящий от коэффициента Пуассона ;

- ширина подошвы нагрузки (меньшая сторона);

- коэффициент, зависящий от формы и жесткости штампа, - под центром подошвы гибкого штампа, - под центром жесткого штампа, - под центром абсолютно жесткого штампа, - под углом штампа;

- коэффициент относительного уплотнения грунта в основании;

- уплотняющее давление на грунт под штампом.

Значения приводятся в таблице 11.6.

Рис.11.4. Схема к расчету осадок слоистого грунтового основания по методу эквивалентного слоя

Мощность сжимаемой толщи основания: При неоднородном основании предварительно можно принимать , как для метода послойного суммирования ( ). Расчет деформаций слоистого основания проводится с использованием средневзвешенных значений и

После определения может быть выполнено уточнение принятой мощности сжимаемой толщи ( ). В пределах уточненной величины определяется показатель относительной сжимаемости эквивалентного слоя и его конечная осадка:

Таблица 11.6

Значения коэффициентов

η =l/b	Гравий, галька	Пески	Суглинки пластичные	Глины и суглинки мягкопластич.
Глины и суглинки полутвердые	Супеси твердые и пластичные	Глины пластичные
1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0	1,13 1,37 1,55 1,81 1,99 2,13 2,25 2,35 2,43 2,51	0,96 1,16 1,31 1,55 1,72 1,85 1,98 2,06 2,14 2,21	0,89 1,09 1,23 1,46 1,63 1,74 - - - -	1,20 1,45 1,63 1,90 2,09 2,24 2,37 2,47 2,56 2,64	1,01 1,23 1,39 1,63 1,81 1,95 2,09 2,18 2,26 2,34	0,94 1,15 1,30 1,54 1,72 1,84 - - - -	1,26 1,53 1,72 2,01 2,21 2,37 2,50 2,61 2,70 2,79	1,07 1,30 1,47 1,73 1,92 2,07 2,21 2,31 2,40 2,47	0,99 1,21 1,37 1,62 1,81 1,94 - - - -	1,37 1,66 1,88 2,18 2,41 2,58 2,72 2,84 2,94 3,03	1,17 1,40 1,60 1,89 2,09 2,25 2,41 2,51 2,61 2,69	1,08 1,32 1,49 1,76 1,97 2,11 - - - -	1,58 1,91 2,16 2,51 2,77 2,96 3,14 3,26 3,38 3,49	1,34 1,62 1,83 2,15 2,39 2,57 2,76 2,87 2.98 3,08	1,24 1,52 1,72 2,01 2,26 2,42 - - - -	2,02 2,44 2,76 3,21 3,53 3,79 4,00 4,18 4,32 4,46	1,71 2,07 2,34 2,75 3,06 3,29 3,53 2,67 3,82 3,92	1,58 1,94 2,20 2,59 2,90 3,10 - - - -
10 и более	2,58	2,27	2,15	2,71	2,40	2,26	2,86	2,54	2,38	3,12	2,77	2,60	3,58	3,17	2,98	4,58	4,05	3,82
Коэф-фици-енты

Решение по определению осадок по методу эквивалентного слоя используется для расчетов по развитию осадок грунтового основания во времени. Здесь применяется теория фильтрационной консолидации в условиях одномерного обжатия грунта, в порах которого содержится свободная вода. При этом в зоне обжатия основания ( ) выделяются направления фильтрации воды, выдавливаемой из порового объема грунта, мощности сжимаемых слоев и форма эпюр напряжения в них. Принимается, что фильтрация осуществляется из слоев глинистого грунта в слои песчаного грунта и под подошву нагрузки, где должен быть устроен дренажный слой. Приведенная величина коэффициента фильтрации в пределах сжимаемой толщи ( )

- число слоев фильтрации воды, для которых определяет время консолидации грунта.

Для условий, приведенных на рис.11.4 фильтрация воды односторонняя – вверх, в слой песка. Слои 2 и 3 определяют время и скорость стабилизации осадок:

Условия распределения сжимающих напряжений соответствуют случаю 2 (см. раздел 7). Расчет времени консолидации выполняется по методике, изложенной в разделе 7.

В случае если фильтрация воды из сжимаемой толщи осуществляется вверх и вниз, длина пути фильтрации принимается половине мощности фильтрующей толщи.

Расчет осадок влияния за пределами площади загружения по методу эквивалентного слоя осуществляется с применением метода угловых точек. Осадка по оси проведенной через угол площадки загрузки определится по формуле:

Для предварительного определения мощности сжимаемой толщи грунта под штампом можно воспользоваться графиками распределения сжимающих напряжений по глубине в относительных координатах (рис.11.5). При известной глубине заложения фундамента ( ), уплотняющем давлении ( ) и напластовании грунтов в основании предварительно назначается мощность сжимаемой толщи ( ): для штампов с прямоугольной формой подошвы , для штампов с ленточной подошвой . Выполняются вычисления доли бытовых напряжений на уровне подошвы штампа ( ) и на уровне предварительно назначенной глубины ( ), относительные глубины : на зависимостях рис.11.5. Откладывают полученные две точки и соединяют их прямой линией, в пересечении которой с графиком для заданной относительной длины площади нагружения определяется мощность сжимаемой толщи .

Для ускорения расчетов рекомендуется пользоваться средней величиной удельного веса грунта в пределах толщи ( )

- сжимающие напряжения от собственного веса грунта; - уплотняющее давление на грунт под штампом; - коэффициент ограничения давлений уплотнения: 0,2 при 0,1 при - относительная глубина, для уровня подошвы штампа ; для нижней границы сжимаемой толщи ; для мощности сжимаемой толщи .   Для примера 7:

Рис. 11.5. Графики изменения сжимающих напряжений под штампом в относительных координатах, для предварительного определения мощности сжимаемой толщи грунта в основании.

Для штампов с другим соотношением размеров подошвы ( ) допускается пользоваться линейной интерполяцией при определении величин .

Варианты напластований грунтов в зоне уплотнения и направлений фильтрации выдавливаемой воды из порового пространства.

	Случай 1. Вершина эпюры уплотняющих давлений лежит в слое, водопроницаемость которого одного порядка с вышележащими слоями грунта. Ниже глубины нет фильтрующего прослойка. Под подошвой штампа устроен фильтрующий прослоек грунта. В этом случае затухание осадок во времени рассчитывают по варианту 2. Для различных уровней консолидации ( ) определяют и вычисляют время . расчеты ведутся по эквивалентным показателям для грунта в пределах мощности .
	Случай 2. Вершина уплотняющих давлений доходит до фильтрующего слоя. Фильтрация воды, выдавливаемой из порового пространства происходит вверх и вниз. Грунт в пределах уплотняемой толщи характеризуется коэффициентами фильтрации одного порядка. Расчеты затухания осадок во времени ведутся для варианта 0 ( ) для слоя мощностью . Показатели грунта вычисляются эквивалентные для грунтов в пределах мощности .
	Случай 3. Слой малой водопроницаемости залегает между слоями большой водопроницаемости. Расчет затухания осадок во времени производится для варианта нагружения 0 для мощности слоя . Расчетные показатели толщи могут могут быть приняты по показателям слоя с малой водопроницеамостью.
	Случай 4. Нижняя часть эпюры уплотняющих давлений лежит в слое несжимаемого и водопроницаемого грунта (скала). Выше расположены слои грунта с показателями одного порядка. Расчет затухания осадки во времени производится для варианта 0-2 ( ) для эквивалентных показателей в пределах толщи .