Типы грунта и расчет фундамента для дома

Вам кажется, что речь пойдёт о фундаменте? Действительно, толкование слова «основание» подразумевает опорную часть чего-либо. То есть то, на что опираются. Но сегодня мы будем говорить об источнике: на чём строится дом, — грунт, принимающий нагрузку всего сооружения.

Почему возникла такая необходимость? Потому что характеристика грунта во многом определяет конструкцию фундамента. Если фундаменты устанавливаются на природных грунтах, то такое основание считается естественным. Безусловно, грунт для будущего здания должен быть очень прочным. Мы рассмотрим типы грунтов, которые применяются в качестве основания для строительства брусовых домов.

Типы грунтов

Скальные грунты. Эти типы наиболее надёжны. Они не поддаются проседанию, размыванию и вспучиванию. Такие грунты залегают сплошным массивом. На них фундамент не заглубляют.

Крупнообломочные грунты. В состав таких грунтов входит более 50% крупного песка. Их два вида: галечниковый (щебенистый) — частицы 12 мм; гравийный (дрясвеный) — частицы 3 мм. Это не сжимаемые грунты. Заглубления более 0,5 м не требуется.

Песчаные грунты. При высыхании такие грунты сыпучие, а при увлажнении не пластичны. По массе, частиц 2 мм, содержится более 50%. Они подразделяются на плотные, средние и рыхлые. Эти показатели нужно учитывать при расчёте несущей способности грунта. Под нагрузкой песчаные грунты уплотняются. Но это тоже зависит от размера частиц, входящих в состав грунта. Средне крупные пески деформации подвергаются не значительно и на увлажнение реагируют слабо. Мелкие, увлажняясь, не способны выдерживать нагрузки.

Суглинки и супесь. Такие грунты составляют промежуток между песчаными и глинистыми. Если содержание глины от 30% — это суглинки, если до 30% — это супесь.

Лёссы и лёссовидные грунты имеют весьма прочные структурные связи, но при намокании связи разрушаются и грунт может значительно просесть.

Торф состоит из смеси глинистых и песчаных грунтов с большим количеством растительных остатков. Такой грунт очень подвержен сжатию. Из-за высокого содержания растительных остатков, в нём развивается агрессивная бактериальная среда, которая со временем разрушит фундамент.

Простые методы самостоятельного определения грунтов

Можно проверить растиранием между ладоней. Если скатывается в шнур, не растрескивается, сгибается — это глина.

При увлажнении пластичность слабая; просматриваются частички песка; при скатывании шнура не образуется; сдавливается в лепёшку — это суглинок.

Пластичность очень низкая; от удара рассыпается, в шнур скатать не возможно — это супесь.

Очень похожа на крупную пыль; песчинки не просматриваются — это пылеватый песок.

Можно различить зёрна с пшено — это мелкий песок.

Больше половины зёрен размером от 10 мм; края зёрен округлые — это гравий.

Зёрна размером 10-12 мм, края острые — это дресва.

Более 50% зёрен превышают размер 25 мм, имеют округлую форму — это галька.

Зёрна размером 35 мм, острой формы, — это щебень.

К не связным грунтам относят пески, гравий и галечник. На таких грунтах применяют насыпь.

Расчёт глубины заложения фундаментов

Условия глубины заложения фундаментов зависят от:

• типа конструкции и его особенностей
• величины и характера нагрузки, действующих на фундамент
• геологических и гидрологических условий грунта, на котором размещается здание
• возможности вспучивания при промерзании и усадки при намокании

На всех грунтах глубину заложения фундамента рекомендуют 0,5 м. Это же относится к конструкциям, подразумевающим наличие подвалов.

Глубину можно расчитать по формуле: Hп = (h2+h3) (Vп+Vб)/ Vгр

Пример расчёта

Hп = (15+20) (1,7+2,3)/ 1,64 = 85 см.

где h2 — высота отсыпки под пол 15 см из песка объёмом Vп =1,7 т/м3;

h3 — бетонный пол 20 см, объём бетонаVб = 2,3 т/м3.

Объём супеси Vгр = 1,64 т/м3.

Нужно учитывать, что супеси и мелкие пески промерзают на 20%.

Расчёт глубины промерзания

H = mt * Hн

де mt – коэффициент теплового режима здания, влияющий на промерзание грунта у наружных стен; Hн — нормативная глубина промерзания.

При условии регулярного отопления здания, если температура воздуха в зданиине не ниже 10 градусов, коэффициент mt составит:

— грунт — 0,6

— лаги у грунта — 0,7

— балки — 0,8

Все здания с неотапливаемым подполом будут иметь коэффициент равный 1.

При теплозащите, глубина промерзания определяется специальным расчётом. Необходима консультация специалиста.

Идеальными будут условия, при глубине промерзания выше грунтовых вод.

Большие осложнения возникают при промерзании грунта значительно ниже грунтовых вод и не одинаковой равномерности грунта по строению. Тогда вспучивание при промерзании будет неодинаковым, изменится подъём фундамента и произойдёт его перекос. Появятся трещины во всём фундаменте и в стенах сооружения.

Понятно, что задуматься о том, где, какой и как заложить фундамент, необходимо, пока вы просто обозреваете просторы своего участка и стоите на твёрдой земле.

Все работы производятся опытными мастерами в соответствии в ГОСТ и СНиП.

Все фундаменты

Свайно-винтовой фундамент. Цена: 4000 руб за сваю

Читать подробнее о свайно-винтовом фундаменте.

Ленточный фундамент. Цена: 18 500 руб/м3

Читать подробнее о ленточном фундаменте.

Монолитная плита. Цена: 19 000 руб/м3

Читать подробнее о монолитном фундаменте.

Опорно-столбчатый фундамент. Цена: 1 000 руб за опору

Читать подробнее об опорно-столбчатом фундаменте.

Фундамент на забивных железобетонных сваях. Цена: от 5 000 руб за сваю

Читать подробнее о железобетонных забивных сваях.

Исходные данные для расчета фундамента

Фундамент – это основа любого здания, причем не важно, какова его этажность, материал стен, вес и назначение. Это та часть сооружения, которая передает нагрузки на основание – грунты, залегающие под его подошвой или ниже (в случае свайного фундамента).

Если Вы строите дом не на прочных скальных породах, что весьма редко встречается, то для обеспечения надежности и длительной безаварийной эксплуатации здания требуется расчет фундамента. Исходными данными являются конфигурация и нагрузки от будущего дома, а также физико-механические свойства грунтов. И если первые две позиции можно спроектировать, сидя в кабинете, то свойства грунтов можно получить лишь по итогам инженерно-геологических изысканий.

Определение свойств грунтов для расчета фундамента

Есть два пути получения сведений о свойствах: изыскания с полным комплексом лабораторных, а иногда и полевых испытаний, или упрощенный вариант. Об этом и пойдет речь ниже.

Большинство частных домов относятся к 3 категории ответственности (если до 3 этажей). В этом случае можно использовать табличные величины показателей механических свойств, исходя из физических характеристик грунтов. Для расчетов фундамента понадобятся С – сцепление (кПа), φ – угол внутреннего трения (градусы), Е – модуль общей деформации (МПа).

Алгоритм изысканий в упрощенном виде выглядит следующим образом:

— бурение скважин;

— подробное описание геологического разреза;

— определение уровней подземных вод в процессе бурения;

— определение приблизительных механических свойств грунтов по таблицам СП 22. 13330.2016 при камеральной обработке полевых материалов.

Особенности бурения для изысканий

В углах будущего дома делается бурение 3-4 скважин. Иногда имеет смысл бурить пять скважин «конвертом», если изменчивость геологического разреза велика. Глубина исследований должна быть на 4-6 м ниже подошвы фундамента, если следовать нормативным документам. На деле цифры очень рознятся. Иногда достаточно 3 м, а порой не хватает и 6. Оценить необходимую глубину изысканий может только квалифицированный специалист, исходя из геологического строения конкретного участка, т.е. на месте проведения работ.

Особо следует отметить способ бурения. Оно должно вестись без использования бурового раствора и с возможностью полного извлечения керна. Отсюда следует, что предпочтение надо отдавать колонковому бурению всухую, ударно-канатному или ручному с помощью бура геолога. Ни в коем случае нельзя бурить шнеком или роторным способом, поскольку в этих случаях невозможно отбить границы слоев и уровень подземных вод. В случае со шнеком разрушенный грунт выталкивается на поверхность при бурении, а при роторном бурении он превращается в пульпу – смесь бурового раствора и разрушенных пород.

Описание геологического разреза

Описание геологического разреза – дело нехитрое, но только если это делает инженер-геолог с опытом полевых работ. Это очень важная часть изысканий, поскольку по описанию выделяются слои, типы грунтов, их возраст и генезис, строятся колонки скважин и разрезы. Потом по этому описанию, если не делаются лабораторные работы, оцениваются механические свойства. В таблицах они определяются по консистенции и коэффициенту пористости, применительно к типу грунта и его происхождению. Эти показатели геолог должен оценить на месте и записать в полевой дневник.

Очевидно, что табличные значения являются осредненными, поэтому не лишним будет немного занизить цифры, которые пойдут в расчет.

По окончании изысканий Заказчик должен получить сведения о геологическом строении площадки строительства, свойствах грунтов, уровнях подземных вод и водовмещающих породах. Это та информация, которая нужна проектировщику для назначения типа, глубины заложения и расчета фундамента.

 

Главная—>Фундаменты—>Исходные данные для расчета фундамента

Несущая способность грунта. Типы и расчеты

В этом руководстве объясняется концепция несущей способности грунта (также известная как «несущая способность грунта»), ее значение в инженерно-геотехнических работах, виды несущей способности грунта и процесс вычисление его в различных условиях.

Воспользуйтесь ссылками ниже, чтобы перейти к интересующим вас разделам:

• Какова несущая способность грунта?
• Почему важно опорное давление на грунт?
• Типы несущей способности грунтов
• Как определить несущую способность грунта

Какова несущая способность грунта?

В двух словах, несущая способность — это способность почвы выдерживать нагрузки, действующие на верхний слой земли. Это зависит в первую очередь от типа грунта, его прочности на сдвиг и его плотности. Это также зависит от глубины заделки груза – чем глубже он заложен, тем больше несущая способность.

В случае недостаточной несущей способности грунт можно улучшить или, в качестве альтернативы, нагрузку можно распределить по большей площади, чтобы приложенное к грунту напряжение уменьшилось до приемлемого значения, меньшего, чем несущая способность. Этого можно добиться, например, за счет настила фундаментов из железобетона.

В случае рабочих платформ для кранов и сваебойных установок улучшенное распределение нагрузки обеспечивается гранулированной платформой, производительность которой может быть дополнительно улучшена на механическая стабилизация с использованием георешеток Тенсар.

Молотый кофе «Спроси Эндрю» Эпизод 4: Эндрю Лис объясняет, что означает несущая способность

Почему важна опорная нагрузка на грунт?

Давление на грунт (несущая способность грунта) важно, потому что всякий раз, когда на землю воздействует нагрузка, например, от фундамента здания, крана или подпорной стены, , грунт должен иметь способность выдерживать ее без чрезмерного расчет или сбой.

Это означает, что на этапе проектирования любого строительного проекта важно рассчитать несущую способность подстилающего грунта. Неспособность понять и учесть опорное давление грунта до начала проекта может иметь катастрофические последствия, такие как обрушение фундамента здания на более позднем этапе.

Типы несущей способности грунта

Наиболее часто используемыми типами несущей способности грунта являются «предельная несущая способность» и «допустимая несущая способность». Давайте сначала посмотрим на определения этих терминов.

Какова предельная несущая способность грунта?

Предельная несущая способность грунта – это максимальное вертикальное давление, которое может быть приложено к поверхности грунта, при котором в опорном грунте развивается механизм разрушения при сдвиге.

По сути, испытание на предельную несущую способность грунта определяет максимальную нагрузку, которую может выдержать грунт, прежде чем он разрушится или полностью прогнется. Эта цифра не используется сама по себе в процессе проектирования фундамента, так как также важно учитывать, как грунт будет оседать под давлением, что может повлиять на его способность поддерживать конструкцию.

Какова допустимая несущая способность грунта?

Допустимая несущая способность грунта — это величина нагрузки, которую грунт может выдержать без разрушения при сдвиге или превышения допустимой величины осадки. Именно эта цифра используется при проектировании фундаментов.

Допустимая несущая способность всегда ниже, чем предельное давление смятия, поскольку она учитывает осадку грунта, а не только нагрузку, необходимую для разрушения при сдвиге.

Типы несущей способности и формулы

Типы несущей способности грунта:

• Предельная несущая способность (qᵤ): максимальное вертикальное давление, которое может быть приложено к поверхности земли, при котором развивается механизм разрушения при сдвиге в опорном грунте.

• Предельная несущая способность (q ₙ ᵤ): это предельная несущая способность минус вес грунта (𝝲) умножить на глубину фундамента ( D ) . Формула q ₙᵤ = qᵤ — 𝝲 D f .

• Чистая безопасная несущая способность
  (qₙₛ): допустимая несущая способность (qₙₛ) чистая предельная несущая способность (q ₙ ᵤ) будет коэффициентом безопасности 3). Формула qₙₛ = q ₙ ᵤ / F . При необходимости коэффициент может быть увеличен для дальнейшего ограничения расчетов.

• Полная безопасная несущая способность (qₛ): деление предельной несущей способности на коэффициент безопасности дает общую безопасную несущую способность (qₛ = qᵤ / F) .

• Чистое безопасное давление осадки (qₙₚ): максимальная нагрузка, которую может выдержать грунт, прежде чем он превысит допустимую величину осадки грунта.‎

• Чистая допустимая несущая способность (qₙ‎ₐ): это значение, используемое при проектировании фундаментов, и его часто называют просто «допустимой несущей способностью». Чистая допустимая несущая способность (qₙ‎ₐ) равна либо чистой безопасной несущей способности (qₙₛ) , либо чистому безопасному осадочному давлению (qₙₚ) , в зависимости от того, что меньше.

Как рассчитать несущую способность грунта

Теперь, когда вы понимаете разницу между предельной и допустимой несущей способностью, давайте перейдем к тому, как мы можем определить несущую способность (несущее давление) грунта для использования в процессе проектирования. Тип грунта, с которым вы работаете, является основным фактором его несущей способности, поэтому в разделах ниже процесс описывается отдельно для глинистых и зернистых грунтов.

Как рассчитать несущую способность глинистых грунтов

Метод расчета сильно зависит от типа грунта. В насыщенных глинах и других мелкозернистых грунтах несжимаемая поровая вода сначала поддерживает приложенные нагрузки, повышая поровое давление воды в грунте под приложенной нагрузкой. Низкая проницаемость глины означает, что могут потребоваться месяцы или годы, чтобы поровая вода текла, давление рассеивалось, скелет почвы уплотнялся, а поверхность земли оседала. Это означает, что глины, как правило, более уязвимы к потере несущей способности в краткосрочной перспективе, прежде чем рассеется избыточное поровое давление воды и возрастет эффективное напряжение.

Хотя все это кажется довольно сложным, метод расчета кратковременной несущей способности глины является относительно простым и линейным, поскольку обычно принимается единое, однородное значение прочности на сдвиг в недренированном состоянии, не зависящее от приложенной нагрузки. Долговременная несущая способность глин обычно больше, поэтому это редко бывает критическим, но ее можно рассчитать тем же методом, что и для песков.

Как рассчитать несущую способность сыпучих грунтов

Несущая способность песков и гравия обычно не является критической при проектировании, поскольку они относительно прочные, а эффективные напряжения в грунте увеличиваются непосредственно под действием приложенной нагрузки из-за их высокой проницаемости. Для этого не требуются месяцы или годы, как в типичной глинистой почве.

Только рыхлые пески с высоким уровнем грунтовых вод под сосредоточенной нагрузкой (например, сваебойной установкой) могут иметь проблемы с несущей способностью. В большинстве случаев урегулирование регулирует дизайн. Расчет несущей способности в сыпучих грунтах, таких как пески, более сложен, поскольку он зависит от эффективного напряжения вдоль предполагаемого механизма разрушения, которое зависит от глубины и плотности грунта, а также от самой приложенной нагрузки. Dilatancy в песке при сдвиге также усложняет ситуацию.

Типовые значения несущей способности грунта

Вот несколько типичных значений, которые вы можете увидеть для безопасной несущей способности различных грунтов:

Тип грунта	Безопасная несущая способность Значение (кПа)
Мягкая глина	< 75
Твердая глина	75-100
Сыпучий гравий	< 200
Плотный гравий	200-600

Это лишь некоторые из множества грунтов и их безопасная несущая способность. Определение несущей способности может быть сложным процессом, однако с программным обеспечением для проектирования TensarSoil расчеты несущей способности могут быть невероятно простыми для всех ваших инженерно-геологических проектов.

Методы расчета несущей способности

Методы расчета для обоих типов грунта основаны на упрощенном геометрическом случае бесконечно длинной полосовой нагрузки с вертикальной нагрузкой и горизонтальной поверхностью земли. Затем можно ввести различные коэффициенты для приблизительного учета нагрузок другой формы (например, прямоугольной, квадратной, круглой), наклонных нагрузок и наклонных поверхностей.

Эти методы также предполагают однородные, однородные грунтовые условия, но рабочая платформа является хорошим примером проблемы двухслойной несущей способности, т. е. нагрузки крана или сваебойной установки воздействуют на поверхность плотного зернистого слоя, лежащего над более слабым земляным полотном, состоящим из глины. или песок, например. Обычные методы расчета здесь неприменимы, но Тенсар разработал полностью проверенный метод 9.0020 Метод расчета T-значения , чтобы учесть эту конкретную ситуацию и научно строго представить преимущества механической стабилизации с использованием георешеток Tensar.

Дальнейшие действия

В этом руководстве объясняется, что такое несущая способность грунта, почему она важна для инженерно-геологических и строительных работ, различные типы несущей способности – различение предельного и допустимого опорного давления – и, наконец, как определить несущую способность.

Как вы, возможно, поняли из предыдущего раздела, процесс расчета несущей способности почвы может быстро усложниться. Чтобы помочь вам с расчетами, связанными с проектированием стен, откосов и опор мостов из армированного грунта, мы разработали наше программное обеспечение для проектирования TensarSoil (посетите эту страницу, чтобы запросить TensarSoil).

У вас есть животрепещущий вопрос о геотехническом проектировании?

Почему бы не отправить нам электронное письмо по адресу info@tensar. co.uk, и ответ на ваш вопрос может появиться в блоге Tensar!

Списки лабораторных испытаний грунтов для проектирования фундаментов

Содержание

Выполняя лабораторные испытания образцов, отобранных из пробных ям или скважин, можно измерить физические и механические свойства естественных грунтов для проектирования фундаментов. Например, по результатам испытаний на сдвиговую прочность можно рассчитать предельную несущую способность грунтов или устойчивость откосов в котлованах фундаментов и насыпях.

Кроме того, лабораторные испытания дают информацию о том, какие грунты можно классифицировать, и прогнозируют, как они будут вести себя при нагрузках на фундамент. Результаты лабораторных испытаний могут быть использованы для разработки способов обработки почвы, которые помогут более плавно проводить земляные работы, особенно при решении проблем с грунтовыми водами.

Важно иметь в виду, что естественные почвенные отложения различаются по составу и степени консолидации, что требует серьезного суждения, основанного на здравом смысле и опыте, при оценке результатов испытаний и определении того, когда ими следует пренебречь. Не следует слепо полагаться на лабораторные тесты, особенно если тестируемых образцов почвы немного.

Любые оценки несущей способности или другие данные инженерного проектирования должны быть подтверждены, насколько это практически возможно, известными условиями и предшествующим опытом. Результаты испытаний должны оцениваться в сочетании с каротажем скважин и другими наблюдениями на месте. Простота лабораторных тестов должна быть максимальной.

Тесты на дорогостоящее оборудование отнимают много времени, являются дорогостоящими и могут привести к серьезным ошибкам, если они не выполняются тщательно и старательно высококвалифицированными техниками. Если образцов немного или если стоимость велика по сравнению со стоимостью проекта, такие процедуры не могут быть очень оправданными.

Сложные и дорогостоящие испытания оправданы только в том случае, если повышенная точность данных приведет к существенной экономии средств при проектировании или устранит возможность дорогостоящего отказа, как в случае геотехнических исследований категории 3 (очень тяжелые и сложные конструкции). Важным аргументом в пользу проведения надлежащего количества лабораторных испытаний является накопление соответствующих данных с течением времени, связывающих результаты испытаний с поведением фундамента, например стабильностью и осадкой, что дает инженерам больше уверенности в использовании лабораторных испытаний.

Результаты лабораторных испытаний являются полезной коррекцией для инженеров, которые «выдают желаемое за действительное» при их первоначальной оценке прочности грунта в скважине или пробном карьере, по крайней мере, проверяя полевые описания скважин на основе визуальное наблюдение и обработка образцов почвы.

Механические испытания грунта, выполненные в соответствии со стандартом BS 1377, которые касаются инженера-основателя, заключаются в следующем;

(a) Визуальный осмотр
(b) Естественная влажность
(c) Пределы жидкости и пластика
(d) Гранулометрический состав
(e) Неограниченное сжатие
(f) Трехосное сжатие
(g) Коробка сдвига
(h) Лопасть
(i) Уплотнение
(j) Набухание и всасывание
(k) Проницаемость
(l) Химический анализ

Классификационные испытания почвы (испытание индексных свойств)

Испытания с (a) по (d) необходимы для определения характеристик почвы (испытания классификации почвы). Лабораторные визуальные тесты используются для определения цвета, текстуры и консистенции образцов, полученных на месте, для образцов с нарушениями и без нарушений. Это должно быть сделано как обычный просмотр описаний, предоставленных полевым инженером или буровым мастером.

Естественное содержание влаги Испытание

Для того, чтобы спланировать график испытаний на прочность при сдвиге и убедиться, что испытания на более мягких грунтах (на что указывает более высокое содержание влаги) не пропускаются, результаты испытаний на естественное содержание влаги сравниваются и соотносятся с пределами жидкости и пластичности соответствующих типов почвы.

Испытания на предельные значения Аттерберга

Связные грунты подвергаются предельным испытаниям на текучесть и пластичность для их классификации и прогнозирования их технических характеристик. Сжимаемость глин и илов можно предсказать с помощью диаграммы пластичности. Чтобы применять эту таблицу, важно знать, имеет ли почва органическое или неорганическое происхождение.

Таблица пластичности

Стандартной практикой является проведение тестов на предел текучести и пластичности на небольшом количестве тщательно отобранных образцов каждого основного типа грунта, обнаруженного в скважинах. Различные типы грунта могут быть сгруппированы в общем порядке сжимаемости путем сравнения результатов и отображения данных на диаграмме пластичности, а затем могут быть выбраны соответствующие образцы для испытаний на уплотнение, если они необходимы.

Испытание на распределение частиц по размерам

Испытание на распределение частиц по размерам является одним из видов классификационного испытания, при котором частицы почвы классифицируются в соответствии с их размерами. Кривые классификации могут отображаться на графике с помощью ситового анализа, седиментационного или ареометрического анализа или их комбинации.

Набор сит BS для определения гранулометрического состава

Кривые сортировки не имеют прямого значения при оценке допустимого опорного давления, и, как правило, этот тип испытаний не требуется проводить в связи с какими-либо исследованиями фундамента в глинах или в случае песков. и гравий, где раскопки находятся выше уровня грунтовых вод.

Кривые распределения частиц по размерам

Однако испытание на распределение частиц по размерам особенно полезно при изучении вопросов, связанных с земляными работами в проницаемом грунте ниже уровня грунтовых вод, поскольку результаты могут быть использованы для определения того, какой из нескольких геотехнических процессов является практичным для снижения уровня грунтовых вод или очистки проблемы с затиркой.

Испытание на сопротивление сдвигу

Предельную несущую способность фундамента и давление грунта на шпунтовые котлованы (укрепленные вырезы или стены из шпунтовых свай) можно рассчитать просто исходя из прочности грунта на сдвиг.

Испытание на прочность при неограниченном сжатии (UCS)

Простейшим типом испытания на прочность при сдвиге является испытание на прочность при неограниченном сжатии (UCS). Несвязные грунты, глины и алевриты, которые слишком мягки, чтобы стоять в машине и не разрушаться до приложения нагрузки, не могут подвергаться испытаниям UCS. Значения ниже, чем фактическая прочность на месте трещиноватых или хрупких грунтов в этом сценарии.

Испытание на трехосное сжатие

По сравнению с испытанием на неограниченное сжатие испытание на трехосное сжатие является более гибким способом измерения прочности на сдвиг, поскольку его можно использовать для большего разнообразия типов грунта. Условия испытаний и наблюдения также могут быть скорректированы для решения различных инженерных задач.

Triaxial Test

Уравнение Мора-Кулона используется для расчета сцепления (c) и угла сопротивления сдвигу (ϕ) грунта в трех различных ситуациях;

Undrained shear (total stresses)
s _u = C _u

Drained shear strength of sands and normally consolidated clays (effective stresses)
s = σ _n ‘ tan ϕ’

Сопротивление сдвигу переуплотненных глин в дренированном состоянии
S = C _U + σ _N ‘TAN ϕ’

Дренеленный остаточный (большой штамм) глина
S _R = C _R ‘ + σ 5 R 6666′ _{6 ‘6′ 56 ‘6′ 6 ‘6′ 6 ‘6′ 6 ‘6′ ‘‘ ‘.}

Три основных типа трехосных испытаний:
(1) Неуплотненный недренированный (UU)
(2) Уплотненный недренированный (CU)
(3) Уплотненный недренированный (CD)

Неуплотненный недренированный (UU) Испытание

В неуплотненном недренированном испытании образец не допускается дренировать при приложении всестороннего давления или при приложении девиаторного напряжения, следовательно, поровое давление не должно рассеиваться в любой момент во время испытания. Этот подход к испытаниям воспроизводит условия, возникающие при нагрузке грунта под полномасштабным фундаментом или при извлечении земли из открытой или листовой выемки в случае насыщенного мелкозернистого грунта. В этих условиях поровое давление в грунте за забоем котлована или под нагруженным фундаментом не может рассеяться во время приложения нагрузки.

Сводный недренированный (CU) тест

Суммарные напряжения используются при оценке предельной несущей способности грунта основания или начальной устойчивости котлованов. Образцу позволяют полностью затвердеть на этом этапе испытания, поскольку протокол испытаний с консолидированным недренированием требует, чтобы образец стекал при приложении всестороннего давления. Во время приложения девиаторного напряжения дренаж не допускается.

Консолидированное дренированное (CD) испытание

При проведении дренированного испытания поровая вода из образца может быть дренирована как на стадии консолидации под всесторонним давлением, так и при приложении девиаторного напряжения. Время, отводимое на приложение девиаторного напряжения и консолидацию под всесторонним давлением, должно быть достаточно медленным, чтобы предотвратить нарастание порового давления в любой момент во время испытания.

Круг Мора для объединенного дренированного испытания

Процедура объединенно-недренируемого и осушенного испытаний соответствует условиям, когда грунт ниже уровня фундамента достаточно проницаем, чтобы обеспечить рассеяние избыточного давления поровой воды в период приложения нагрузки на фундамент, или когда Изменения порового давления воды могут происходить из-за внешних воздействий в любой момент в течение срока службы конструкции.

Сводные недренированные или осушенные испытания также используются для оценки долгосрочной устойчивости вырытых откосов. Эти проблемы с долговременной стабильностью рассматриваются с точки зрения эффективного напряжения. Читателям рекомендуется обращаться к стандартным учебникам по механике грунтов для разъяснения протоколов испытаний и интерпретации данных. Для исследований категории 3 и для получения малых значений модуля Юнга для использования в анализе методом конечных элементов может быть оправдана разработка трехосных методов испытаний, таких как введение зондов или других устройств в испытуемый образец.

Испытание на сдвиг лопасти

Трехосные испытания часто используются только для слабых горных пород, торфа, глины и ила. Самый простой способ эмпирически оценить угол сопротивления сдвигу песка и гравия — провести испытания на месте. Испытание на сдвиг лопасти больше подходит для использования в полевых условиях, чем в лаборатории. Тем не менее, лабораторные крыльчатые испытания имеют полезное применение, когда очень мягкие глины и алевриты были успешно отобраны нетронутыми с использованием стандартных методов, но невозможно подготовить образцы из трубок для испытаний на прочность при сдвиге с использованием безнапорного или трехосного прибора из-за их мягкости.

Испытание в ящике на сдвиг

Испытание в ящике на сдвиг можно использовать для определения сопротивления грунта сдвигу, но его не используют вместо трехосного испытания из-за трудностей контроля условий дренажа и того факта, что плоскость разрушения определяется аппаратурой. Однако в связи с исследованиями трения вала в сваях коробка сдвига имеет практическое применение для оценки сдвига на границе раздела между грунтами и такими материалами, как бетон и сталь.

Прибор для испытаний на прямой сдвиг

Кроме того, блок реверсивного сдвига предлагает практический метод определения остаточной или долговременной прочности на сдвиг, необходимой для определения устойчивости грунтовых откосов, когда разрушение может произойти на старой поверхности скольжения. Параметры больших деформаций c и ϕ также получают с помощью испытания на кольцевой сдвиг.

Испытания на консолидацию

Результаты испытаний на консолидацию используются для оценки степени и скорости консолидации грунта (зависимая от времени осадка и сжатие грунта) под фундаментом. Поскольку материал содержится в металлическом кольце и к нему прикладывается напряжение только в одном направлении, испытание более уместно называть испытанием на одномерную консолидацию. Используемый прибор называется одометром, также известным как консолидометр. Скорость оседания натурной конструкции можно рассчитать с помощью коэффициента консолидации (c _v ), полученный из тестовых данных.

Консолидометр

Коэффициент объемной сжимаемости (m _v ) определяется по кривой соотношения давление-пористость, построенной с использованием данных нагрузки-осадки, полученных по полному циклу загрузки и разгрузки. Это используется для определения суммы расчета консолидации, которая произойдет при определенной загрузке.

Поскольку теории, на которых основаны оценки осадки, ограничены этими типами мелкозернистых почв, тесты на консолидацию применимы только к глинам и илам. Коэффициент консолидации, определенный одометрическими испытаниями на типичных образцах диаметром 75 мм, может значительно отличаться при использовании для расчета скорости осадки. Это связано с тем, что образец диаметром 75 мм может неточно отразить «ткань» почвы, такую ​​как наличие трещин, расслоений, корневых отверстий и т. д.

Испытания на консолидацию следует проводить на образцах диаметром 200 или 250 мм, когда грунты имеют тип ткани, который влияет на проницаемость и, следовательно, на скорость консолидации. В качестве альтернативы можно определить скорость консолидации, наблюдая за тем, как быстро оседают крупные здания на сопоставимых типах грунта. Осадка зданий, построенных на песке, обычно оценивается с использованием данных полевых испытаний.

Испытания на набухание и всасывание

Испытания на набухание и всасывание используются для оценки влияния изменений содержания влаги на высушенные глины и ненасыщенные почвы.

Испытания на проницаемость

Испытания на проницаемость можно проводить в лаборатории на ненарушенных образцах глины и ила или на песке или гравии, уплотненных в цилиндрических формах до той же плотности, что и в естественном состоянии ( по результатам испытаний на месте).

Экспериментальная установка проницаемости грунта

Однако сомнительно, насколько полезными будут результаты лабораторных испытаний нескольких образцов из вертикальной скважины для определения репрезентативной проницаемости грунта, чтобы определить, сколько воды необходимо откачать из котлована фундамента или как быстро фундаменты осядут. Лучше всего использовать тесты, такие как бурение скважин или полевые насосные испытания, чтобы определить проницаемость почвы на конкретном участке.

Химический анализ

Для определения возможного ухудшения состояния заглубленных стальных и бетонных конструкций фундамента необходимы химические исследования грунтов и грунтовых вод. Определение значения pH и содержания хлоридов в почве и грунтовых водах обычно достаточно для стальных конструкций, таких как постоянные шпунтовые сваи или стальные несущие сваи.

Содержание сульфатов и значение pH обычно необходимы для бетонных зданий. Хотя значение pH, измерение того, насколько кислой или щелочной является почва или грунтовые воды, не может быть использовано для непосредственного определения типа или количества присутствующих кислых или щелочных материалов, это полезный показатель при определении того, требуется ли дополнительная информация для определения.