2. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства

Оценку инженерно-геологических условий площадки строительства производим путём изучения геологических разрезов в пределах контура сооружения и определения значений условных расчётных сопротивлений грунта.

Физико-механические свойства грунтов были определены в лабораторных условиях, их значения сведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Физико-механические свойства грунтов

Наименование свойства	1-й слой	2-й слой	3-й слой
	песок	суглинок	глина
Удельный вес, g (кН/м3)
Удельный вес минеральных частиц, gs (кН/м3)
Естественная влажность, W (в долях единицы)
Влажность на границе текучести, WL (в долях единицы)
Влажность на границе раскатывания, Wр (в долях единицы)
Угол внутреннего трения, j (градусы)
Удельное сцепление, Сн (кПа)
Коэффициент сжимаемости, mo (кПа)
Коэффициент фильтрации, Кф (см/сут)

По приведённым характеристикам определяем расчетные характеристики грунта.

Число пластичности

J_p = W_L – W_p , (2.1)

где W_L – влажность на границе текучести; W_р – влажность на границе раскатывания. По вычисленным значениям J_р уточняем тип глинистых грунтов по табл. 2.2.

Таблица 2.2

Типы глинистых грунтов

Типы грунтов	Число пластичности
Супесь Суглинок Глина	1 ≤ Jр ≤ 7 7 < Jр ≤ 17 Jр > 17

Показатель текучести

J_L = (W – W_p) / J_p, (2.2)

где W – естественная влажность, в долях единиц. По вычисленным значениям определяем разновидность уплотненных глинистых грунтов по табл. 2.3.

Таблица 2.3

Разновидности глинистых грунтов

Разновидности глинистых грунтов по консистенции	Показатель текучести
супеси твердые пластичные текучие	JL < 0 0 ≤ JL ≤ 1 JL > 1
суглинки и глины твердые полутвердые тугопластичные мягкопластичные текучепластичные текучие	JL < 0 0 ≤ JL ≤ 0,25 0,25 < JL ≤ 0,50 0,50 < JL≤ 0,75 0,75< JL ≤ 1,00 JL > 1,00

Коэффициент пористости

e = g_s / g  (1 + W) – 1, (2.3)

где g  природный удельный вес; g_s – удельный вес твёрдых частиц, кН/м³. По коэффициенту пористости определяем плотность сложения по значениям, приведенным в табл. 2.4.

Таблица 2.4

Виды песков по плотности их сложения

Пески	Плотность сложения песков
	плотные	средней плотности	рыхлые
Гравелистые, крупные и средней крупности Мелкие Пылеватые	е < 0,55 е < 0,60 е < 0,60	0,55 ≤ е ≤ 0,70 0,60 ≤ e ≤ 0,75 0,60 ≤ e ≤ 0,80	e > 0,70 e >0,75 e > 0,80

Степень влажности

S_r = (Wg_s) / eg_w, (2.4)

где g_w – удельный вес воды, равный 10 кН / м³. По данным табл. 2.5 определяем влажность песчаных грунтов.

Таблица 2.5

Разновидности по степени влажности

Грунты	Степень влажности, Sr
Маловлажные Влажные Насыщенные водой	0 < Sr ≤ 0,5 0,5 < Sr ≤ 0,8 0,8 < Sr ≤ 1,0

Коэффициент относительной сжимаемости

m_v = m_o / (1 + e), (2.5)

где m_o – коэффициент сжимаемости, приведенный в табл. 2.1.

Модуль общей деформации

Е_о = b / (mv), (2.6)

где b = 1 – 2m² / (1 - m); m - коэффициент относительной поперечной деформации, равный для песков и супеси 0,3; для суглинков  0,35; для глин – 0,42. По данным табл. 2.6 оцениваем степень сжимаемости для грунтов.

Таблица 2.6

Степень сжимаемости грунта

Степень сжимаемости грунта	mo, МПа-1	Ео, МПа
Несжимаемый Малосжимаемый Среднесжимаемый Повышенной сжимаемости Сильносжимаемый	< 0,01 0,01 - 0.05 0,05 – 0,1 0,1 - 1 > 1	>100 30 - 1000 15 -30 5 -15 < 5

Просадочность. По предварительной оценке к просадочным относят глинистые грунты со степенью влажности меньшей или равной 0,8, для которых показатель просадочности J_ss меньше значений, приведенных в табл.2.7,

J_ss =(е_L-е/(1+е), (2.7)

где е_L - коэффициент пористости, соответствующий влажности на границах текучести и определяемый по формуле

е_L = w_L _s / _w. (2.8)

Таблица 2.7

Показатель просадочности

Число пластичности	0,01≤ Jр <0,1	0,1≤ Jр <0,14	0,14≤ Jр <0,22
Показатель просадочности, Jss	0,1	0,17	0,24

Условное расчётное сопротивление. Классификация грунтов позволяет не только определить данный грунт, т. е. выделить его среди многообразия других грунтов, но и часто установить ориентировочные значения его прочностных и деформационных характеристик.

Например, увеличение пористости песчаного или пылевато-глинистого грунта (увеличение коэффициента пористости) при прочих равных условиях непременно повлечет за собой снижение его прочности и повышение деформируемости. Соответственно увеличение влажности (показателя консистенции) глинистого грунта, также при прочих равных условиях, приведет к снижению его прочности и повышению деформируемости.

Важной характеристикой несущей способности является расчетное сопротивление грунтов основания R_o (кПа), ориентировочно оценивающее допускаемое давление на данный грунт под подошвой фундамента, имеющего ширину 1 м и глубину заложения 2 м.

СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» допускает назначать предварительные размеры фундаментов исходя из этой величины. Кроме того, значение величины R_o для различных слоев при сложном напластовании позволяет на ранней стадии изысканий, определив только физические характеристики грунтов, провести приблизительную сопоставительную оценку их несущей способности.

Расчетное сопротивление R_о для глинистых и песчаных грунтов принимают соответственно по табл. 2.8 и 2.9.

Таблица 2.8

Расчетные сопротивления R_о глинистых грунтов основания

Пылевато-глинистые грунты	Коэффициент пористости, е	Значения R о при показателе текучести JL, равном
		0	1,0
Супеси	0,5 0,7	300 250	350 200
Суглинки	0,5 0,7 1,0	300 250 200	350 180 100
Глины	0,5 0,6 0,8 1,1	600 500 300 250	400 300 200 100

Таблица 2.9

Расчетные сопротивления R_о песчаных грунтов основания

Пески	Значения Rо, в зависимости от плотности сложения песков
	плотные	средней плотности
Крупные Средней крупности Мелкие: маловлажные влажные и насыщенные водой Пылеватые: маловлажные влажные насыщенные водой	600 500 400 300 300 200 150	500 400 300 200 250 150 100

Если вычисленные коэффициенты пористости по формуле (2.3) соответствуют значениям, приведенным в табл. 2.8, то значение R_o вычисляется по формуле

R_o(JL) = R_o(1;0) – J_L[ R_o(1;0) - R_o(1;1)], (2.9)

где R_o(1;0) – табличное значение R_o для е₁ при J_L = 0; R_o(1;1) – табличное значение R_o для е₁ при J_L = 1.

При промежуточных значениях коэффициента пористости значение R_о вычисляется по формуле

R_o(e,JL) = (е₂ – е) /(е₂ – е₁)  [(1 – J_L) R_o(1;0) + J_LR_o(1;0)] +

+ (е – е₁) /(е₂ – е₁) × [(1 – J_L) R_o(2;0) + J_LR_o(2;1)], (2.10)

где е₁ и е₂ – соседние значения е в интервале, между которыми находится коэффициент пористости данного грунта; е и J_L – характеристики грунта, для которого ищется R_o; R_o(2;0) – табличное значение R_о для е₂ при J_L = 0; R_o(2;1) – табличное значение R_о для е₂ при J_L = 1.

После определения расчетных сопротивлений грунта строится геологический разрез строительной площадки. Для этого из задания к курсовому проекту перечерчивают план здания с горизонталями и геологический разрез. На разрезе показывают:

а) расположение осей здания;

б) уровень грунтовых вод;

в) с правой стороны строят эпюру расчетных сопротивлений R_о для всех слоев;

г) точно указывают мощность слоев грунта в пределах возводимого здания.

Примерный план строительной площадки и геологический разрез представлены на рис. 2.1.

а

б

Рис. 2.1. План (а) и геологический разрез (б)

строительной площадки