4. Оцінка інженерно - геологічних умов будівельної ділянки

Оцінка інженерно-геологічних умов будівельної ділянки є першим та необхідним пунктом проектування основ і фундаментів транспортних споруд. На даному етапі виконується опис всіх інженерно-геологічних елементів (ІГЕ), виявлених під час вишукувань. В процесі опису надаються довідки про геологічний вік грунтів, їх походження. Далі за державним стандартом (ДСТУ Б В.2.1-2-96 “Грунти. Класифікація”) визначаеться клас, група, підгрупа і різновид кожного шару грунту. Оцінка інженерно-геологічних умов будівельного майданчика включає: інженерно-геологічні перерізи, таблиці нормативних і розрахункових характеристик грунтів і висновки про можливість будівництва споруди в даних умовах.

Різновид піщаного грунту встановлюється в залежності від його гранулометричного (зернового) складу і ступеня неоднорідності грунту за гранулометричним складом С_u. Для визначення різновиду піщаного грунту, крім того, необхідно вираховувати похідні фізичні характеристики: коефіцієнт пористості е, ступінь вологості S_r . За коефіцієнтом пористості піски бувають щільні, середньої щільності та пухкі. За коефіцієнтом водонасичення піщані грунти, як і великоуламкові, бувають маловологі, вологі і насичені водою.

Різновид глинистого грунту визначається за числом пластичності І_Р,

в залежності від якого глинисті грунти діляться на супіски, суглинки і глини, крім того різновид глинистого грунту встановлюється за показником текучості І_L.

Значення характеристик грунту природного (непорушеного) складу встановлюють, як правило, на основі їх безпосереднього випробування в польових чи лабораторних умовах і статичної обробки результатів випробувань. Значення характеристик грунтів: - нормативні ; - для розрахунку основ за першою групою граничних станів ; - для розрахунку основ за другою групою граничних станів . При відсутності безпосередніх випробувань грунтів, допускається приймати нормативне значення питомого зчеплення , кута внутрішнього тертя за таблицями СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений. А нормативне значення питомої ваги грунту рівним 18 кН/м³. Розрахункові значення характеристик грунту непорушеного складу в цьому випадку приймаються рівними: , , , , , , де - для питомого зчеплення, - для кута внутрішнього тертя пилувато-глинистих грунтів і - для кута внутрішнього тертя піщаних грунтів.

Значення характеристик грунту засипки (ущільнених за технологією, яка викладена в нормативних документах з коефіцієнтом ущільнення не менше 0,95 від щільності їх в природному стані), допускається встановлювати за характеристиками тих же грунтів в природному заляганні. Співвідношення між характеристиками грунтів засипки і грунтів природного складу приймаються наступними: , , , , але не більше 7 кПа, але не більше 10 кПа. Для споруд з глибиною закладення d≤3м граничне значення питомого зчеплення засипки слід приймати не більше 5 кПа, а не більше 7 кПа. Для споруд висотою підпору грунту h<1,5м слід приймати рівним нулю.

Приклад. Проаналізувати інженерно-геологічні умови будівельного майданчика, які відповідають варіанту , позначеного літерою “У”. (див. табл.1.2), скласти висновки і дати рекомендації на період проектування.

Аналізуємо результати лабораторних досліджень грунтів за даними таблиці 1.2.

За даними варіанта, позначеного літерою “У”, згідно з таблицею 1.2 при геологічних вишукуваннях виявлено три інженерно-геологічні елементи (ІГЕ).

ІГЕ-1 має товщину 6,9 м. За геологічним віком цей грунт також відноситься до четвертинної системи, а за генетичним складом - це елювій (продукт вивітрювання гірських порід, що залишився на місті створення). Він має такі фізичні характеристики : _s=2,71 г/см³, =1,82 г/см³, w=36% , верхня межа пластичності w_L=42% , нижня межа пластичності w_р=27% . Грунт має число пластичності І_Р = w_L w_р=4227=15% і відноситься до зв’язних грунтів. Згідно з ДСТУ Б В.2.1-2-96 різновид грунту - суглинок.

Вираховуємо показник текучості І_L :

.

За показником текучості І_L=0,60 суглинок є м’якопластичним.

Вираховуємо необхідні характеристики коефіцієнт пористості e і коефіцієнт водонасичення S_r :

;

.

Визначаємо розрахункові характеристики грунту (питому вагу { м/с² – прискорення вільного падіння}, кут внутрішнього тертя , питоме зчеплення ) для розрахунків за І-ю і ІІ-ю групами граничних станів. Розрахункове значення характеристики грунту визначаємо за формулою

, (4.1)

де - нормативне значення характеристики (під час курсового і дипломного проектування допускається приймати за відповідне значення , , з табл.1.2); - коефіцієнт надійності. При визначенні розрахункових значень характеристик для розрахунків за деформаціями (ІІ група граничних станів) . Для розрахунків за несучою здатністю (І група граничних станів) - для питомого зчеплення, - для кута внутрішнього тертя глинистих грунтів і - для кута внутрішнього тертя пісків, - для питомої ваги грунту.

Отже,

кН/м³; кН/м³;

; ;

кПа; кПа .

ІГЕ-2 має товщину 6,1 м. За геологічним віком цей грунт відноситься до четвертинної системи. За генетичним типом - це алювіальні (річні) відкладення. Грунт має такі фізичні характеристики: щільність часток _s = 2,66 г/см³, щільність грунту =2,01 г/см³, вологість w=24,2%. Межі пластичності грунту w_L і w_Р відсутні. Це означає, що число пластичності I_P = 0 і грунт належить до незв’язних. Для встановлення різновиду грунту за гранулометричним складом і ступенем неоднорідності С_u розрахунки проводимо в таблиці 2.1.

Таблиця 4.1- Зерновий склад грунту

Розміри фракцій	d> 10	10-5	5-2	2-1	1- -0,5	0,5-0,25	0,25-0,1	0,1-0,05	0,05-0,01	0,01>d
Вміст фракцій, %			3,0	12,0	19,0	15,0	20,0	21,0	8,0	2,0
Сумарний вміст часток більших від даного діаметра, %			3,0	15,0	34,0	49,0	69,0	90,0	98,0	100,0
Сумарний вміст часток менших від даного діаметра, %	100,0		97,0	85,0	66,0	51,0	31,0	10,0	2,0	

Згідно з ДСТУ Б В.2.1-2-96 “Грунти.Класифікація” грунт належить до пісків пилуватих, оскільки вміст часток більших за 0,1 мм становить 69% , що менше 75%. За даними сумарного вмісту часток менших від даного діаметра будуємо інтегральну криву гранулометричного складу грунту (рис. 2.1).

100%
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
d,мм 0,001 0,005 0,01 0,05 0,1 0,2 0,5 1,0 2,0 5,0 10,0
Рис. 4.1. Інтегральна крива гранулометричного складу грунту

З графіка одержуємо d₆₀= 0,4 мм і d₁₀= 0,05 мм. Ступінь неоднорідності С_u= d₆₀ /d₁₀ = 0,4 / 0,05=8,0. При ступені неоднорідності С_u3 пісок є неоднорідним.

Вираховуємо коефіцієнт пористості e і коефіцієнт водонасичення S_r :

;

.

Згідно з ДСТУ Б В.2.1-2-96 уточнюємо різновид грунту. Пісок пилуватий при e=0,644 і S_r= 1,0 буде середньої щ ільності і насичений водою.

Визначаємо розрахункові характеристики грунту:

кН/м³; кН/м³;

; ;

ІГЕ-3 має товщину 7,6 м. За геологічним віком цей грунт також відноситься до четвертинної системи, а за генетичним складом - це елювій (продукт вивітрювання гірських порід, що залишився на місті створення). Різновид і фізичні характеристики цієї породи визначаються аналогічно попереднім (ІГЕ-1), це є глина напівтверда.

ВИСНОВКИ ПРО ІНЖЕНЕРНОГЕОЛОГІЧНІ УМОВИ БУДІВЕЛЬНОЇ ДІЛЯНКИ

На будівельній ділянцї інженерно-геологічними вишукуваннями до глибини 20,4 м виявлено три шари грунту (ІГЕ).

ІГЕ-1, товщина якого становить 6,9 м, представлений четвертинною нескельною осадовою уламковою глинистою породою елювіального походження. Він являє собою суглинок м’якопластичний.

ІГЕ-2, товщина якого становить 6,1 м, представлений четвертинною нескельною осадковою уламковою піщаною породою алювіального походження. Це пісок пилуватий неоднорідний, середньої щільності, насичений водою.

ІГЕ-3 має товщину 7,6 м, представлений четвертинною нескельною осадковою уламковою глинистою породою елювіального походження, це є глина напівтверда.

Оскільки рівень підземних вод знаходиться в межах висоти підпірної стіни значна частина грунту знаходяться у водонасиченому стані, що необхідно враховувати при проектуванні

Всі три грунти можна використовувати як основу під підпірну стіну, без застосування засобів технічної меліорації грунтів.

Отримані дані про фізико-механічні характеристики грунтів заносимо в таблицю 4.2 і викреслюємо інженерно-геологічний розріз (рис.2.10, 2.11).