prosdo.ru
добавить свой файл
1 2 3

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

1–70 03 01


1 Построение геологической колонки, изучение напластований грунтов

До начала проектирования любого здания или сооружения необходимо:

  • изучить местный опыт строительства;

  • по отчету инженерно-геологических изысканий ознакомиться с напластованием грунтов и положением уровня подземных (грунтовых) вод на строительной площадке и ожидаемым во время строительства и эксплуатации сооружения;

  • установить нормативные и расчетные характеристики грунтов каждого слоя для расчета по предельным состояниям;

  • с учетом напластования грунтов наметить наиболее рациональное размещение (если оно не задано) сооружения на участке строительства.

  • по данным изысканий оцениваются инженерно-геологические условия, приводимые в отчете или заключении. Напластование грунтов оценивается по разрезам и колонкам скважин.

Характерными напластованиями грунтов являются:

  • однородный слой грунта в пределах большой глубины;

  • слоистое напластование, когда слои грунта относительно горизонтальны и каждый подстилающий слой менее сжимаем, чем несущий;

  • сложное, когда слои грунта выклиниваются, залегают линзообразно или имеются сильно сжимаемые грунты.

Особое внимание должно уделяться оценке уровня грунтовых вод, его сезонным колебаниям, возможным изменениям вследствие возведения сооружения, их агрессивности по отношению к материалу фундаментов.

Масштаб геологической колонки принимаем 1 : 100. Абсолютная отметка устья скважины (точка пересечения ствола скважины с поверхностью земли) равна +135,6 м.

Мощность первого слоя равна глубине залегания его подошвы. Абсолютные отметки подошвы слоев определяют как разность абсолютной отметки устья скважины и глубины залегания подошвы соответствующего слоя. В середине графы двумя линиями обозначают ствол скважины и с обеих сторон от ствола показывают условными обозначениями литологический состав пород каждого слоя. Ствол скважин в интервалах развития водоносных слоев затемняют.


Исходные данные представлены в таблицах 1.1-1.2.
Tаблица1.1 – Физические характеристики песчаного грунта (слой№1)

Стратиграфический индекс

Мощность слоя, м

Наименование песчаного грунта

Плотность грунта ρ, г/см3

Плотность частиц грунта ρs, г/см3

Влажность ω, %

mQ4

2,4

Средний

2,08

2,65

12


Таблица1.2 – Физические характеристики глинистого грунта (слой№2)

Стратиграфический индекс

Мощность слоя, м

Предел пластичности

Плотность грунта ρ, г/см3

Плотность частиц грунта ρs, г/см3

Влажность ω, %

ωL,%

ωP,%

аQ1

5,4

27

9

2,10


2,75

13

Колонка представлена на рисунке 1.1.

2 Классификация песчаного грунта. Определение нормативных значений прочности и деформационных свойств грунтов и значение условного расчётного сопротивления грунта

Для оценки строительных свойств грунтов производится их классификация согласно СТБ 943-2007, включающая следующие таксономические единицы, выделяемые по группам признаков:


  • класс (по характеру структурных связей);

  • группа (по происхождению);

  • подгруппа (по условию образования);

  • тип (по петрографическому и гранулометрическому составу, числу пластичности);

  • вид (по структуре, текстуре, составу цемента и примесей, содержанию заполнителя и включений, гранулометрическому составу и степени его неоднородности, пористости, относительному содержанию органического вещества, степени зольности, по способу преобразования, степени уплотнения от собственного веса, давности намыва);

  • разновидность (по физическим, механическим, химическим свойствам и состоянию).

В зависимости от характера структурных связей грунты подразделяются на два класса:

I С жесткими структурными связями - скальные:

  • магматические (интрузивные - гранит, диорит, сиенит, габбро, диабаз и др.; эффузивные - липарит, порфир, базальт, туф и др.);
  • метаморфические (регионально-метаморфизованные - гнейс, кварцит, сланец; динамометаморфизованные - порфироид, тектоническая брекчия);


  • осадочные (сцементированные крупнообломочные - конгломерат, брекчия, гравелит; сцементированные мелкообломочные - песчаник, туффит; сцементированные пылевато-глинистые – алевролит, аргиллит; органогенные - известняк, мергель, мел, опока, диатомит; хемогенные - гипс, ангидрит, галит);

  • искусственные (искусственный грунт - грунт природного происхождения, закрепленный или уплотненный различными методами, насыпной и намывной, а также твердые отходы производства и бытовые отходы) - магматические, метаморфические и осадочные трещиноватые сцементированные грунты; крупнообломочные, песчаные, пылевато-глинистые несцементированные грунты - закрепленные или улучшенные (цементация, силикатизация, битумизация, замораживание, термическая обработка и т. д.).

II Без жестких структурных связей - нескальные:

  • осадочные несцементированные (обломочные, крупнообломочные (валунный, галечниковый, глыбовый грунт и др.); обломочные, песчаные (песок); обломочные, пылевато-глинистые (супесь, суглинок, глина); озерные (ил); биогенные (сапропель, торф и др.); почвы);

  • искусственные (преобразованные в природном залегании (обломочные, биогенные, почвы); насыпные; намывные).
  • Наиболее распространенным основанием являются обычно песчаные и пылевато-глинистые грунты.


Строительная классификация песчаных грунтов

Песчаные несвязные грунты, сложенные угловатыми и окатанными обломками минералов размером от 2 до 0,05 мм. Основная масса состоит из кварца и полевых шпатов.

Песчаные грунты подразделяются:

  • по гранулометрическому составу (гравелистый, крупный, средний, мелкий, пылеватый);

  • показателю максимальной неоднородности Umax (однородный (Umax 4), среднеоднородный (4 < Umax 20), неоднородный (20 < Umax
    40), повышенной неоднородности (Umax > 40));

  • степени влажности (маловлажные (0 <Sr 0,5); влажные (0,5 < Sr
    0,8); водонасыщенные (0,8 < Sr 1));

  • прочности (прочный, средней прочности, малопрочный).

Для определения классификации песчаного грунта рассчитаем степень влажности Sr по формуле




(2.1)


где ω – природная влажность в долях единиц;


– плотность частиц грунта;

е – коэффициент пористости;

– плотность воды.

Также определим коэффициент пористости е по формуле





(2.2)



где – плотность частиц грунта;

ρ – плотность грунта;

ω – влажность.

Подставив исходные данные (ρs=2,65 г/см3; ρ=2,08 г/см3; ω=12%) в формулы (1.1) и (1.2), получим следующее:





По значению степени влажности песчаного грунта можно сделать вывод, что данный песок относится к классу влажных.

Так как коэффициент пористости равен 0,43 и песок средний, то данный песок является плотным.

Исходя из всех расчетов условное расчетное сопротивление R0=500 кПа.

По данным е =0,43 находим нормативное значение угла внутреннего трения φn=40 град, удельного сцепления грунта Cn=3 кПа и нормативное значение модуля деформации En=50 МПа.

3 Классификация глинистого грунта. Определение нормативных значений прочностных и деформационных свойств грунтов и значение условного расчётного сопротивления грунта

Строительная классификация пылевато-глинистых грунтов

Пылевато-глинистые грунты – группа осадочных пород с преобладанием тонких фракций(<0,01 мм). Состоят из глинистых минералов, а также минералов обломочного(слюда, кварц, полевые шпаты) и химического(карбонаты, сульфаты) происхождения. Занимают около 60% объёма осадочных пород. Происхождение– обломочно-химическое.


Глинистые грунты относятся к группе связных. Они являются продуктом механического распада и химического разложения горных пород. Глинистые грунты представляют собой агрегаты мельчайших глинистых частиц чешуйчатого строения (слюда, хлорит и др.).

Чешуйчатая и мелкозернистая (пылеватая) фракции глинистых грунтов имеют большую удельную поверхность соприкасания и тонкие капилляры. Такое строение грунтового скелета и наличие пленок воды, обволакивающей частицы, придают глинистым грунтам связность и способность деформироваться под влиянием нагрузки во влажном состоянии без появления трещин на поверхности. Связность глинистых грунтов увеличивается с уменьшением влажности. Глинистые грунты благодаря своей структуре обладают малым коэффициентом фильтрации и слабой водопроницаемостью. Водопроницаемость глинистых грунтов увеличивается с увеличением размеров и количества зернистых частиц. По процентному содержанию глинистых частиц различают глины, суглинки и супеси, а по размерам песчаных частиц — глинистые, глинисто-пылеватые грунты.

По консистенции глинистые грунты подразделяются на твердые, пластичные и текучие. При этом по мере насыщения водой твердые глинистые грунты размягчаются и переходят сначала в пластичное, затем в текучее состояние. Процентное содержание воды при переходе из одного состояния консистенции в другое является пределом (границей) пластичности.

Каждый вид глинистого грунта имеет два предела пластичности. Нижний предел ωP соответствует минимальной влажности, при которой грунт из твердого состояния переходит в пластичное, и называется границей раскатывания. Верхний предел ωL соответствует максимальному проценту влажности, при котором глинистый грунт переходит из пластичного состояния в текучее. Разность влажностей между верхним и нижним пределами пластичности называется числом пластичности.

Пылевато-глинистые грунты подразделяются:


  • по показателю текучести IL супеси бывают : твёрдые, IL<0; пластичные, 0≤IL1; текучие, IL>1;

  • по показателю текучести IL суглинки и глины бывают: твёрдые, IL<0; полутвёрдые, 0< IL≤0,25; тугопластичные, 0,25< IL≤0,5; мягкопластичные, 0,5< IL≤0,75; текучепластичные, 0,75< IL≤1; текучие IL>1;
  • по числу пластичности IP: супесь, 1 IP≤7; суглинок, 7 <IP≤17; глина, IP>17;


  • по прочности: очень прочные, прочные, средней прочности и слабые).

Для определения классификации глинистого грунта рассчитаем число пластичности по формуле



(3.1)

где ωL – влажность грунта на границе текучести;

ωP – влажность грунта на границе раскатывания.

Также рассчитаем показатель текучести по формуле



(3.2)

где ωP – влажность грунта на границе раскатывания;

ω – влажность грунта;

IP – число пластичности.

Подставив исходные данные (ωL =27%; ωP =9%; ω=13%) в формулы (3.1) и (3.2), получим следующее:



По значениям покателя текучести и числа пластичности определяем, что наименование грунта– глина полутвёрдая.

Кроме того, следует определить коэффициент пористости e данного грунта.

Для этого подставим исходные данные (ρs=2,75 г/см3; ρ=2,1 г/см3; ω=13%) в формулу (2.2), получим следующее:



Расчётное сопротивление R0 находится для показателя текучести IL при помощи интерполяции между IL=0 и IL=0,5 для значения IL=0,22.

При е =0,22 значения расчётного сопротивления R0 при IL=0 и IL=0,5 равны, соответственно, 600 кПа и 400 кПа.

Определим разницу между значениями расчётного сопротивления:



В таком случае, на изменение показателя текучести на ΔIL=0,5 приходится изменение расчётного сопротивления на ΔR0=100 кПа. Для того,чтобы определить значение R0 для IL=0,22, необходимо узнать,какое изменение сопротивления приходится на ΔIL=0,1 и ΔIL=0,01. Эти значения равны ΔR0=25 и ΔR0=2,5, соответственно.

Определим значение расчетного сопротивления грунта для показателя текучести IL=0,22:



Таким образом, значение R0=545 кПа.

По данным IL=0,22 и е =0,5 находим нормативное значение угла внутреннего трения φn=10,5 град, удельного сцепления грунта Cn=40,5 кПа и нормативное значение модуля деформации En=14 МПа.


следующая страница >>