2. Определение физико-механических свойств грунтов.
Все грунты различаются по структуре, текстуре, условиям залегания, минералогическому и петрографическому составу, что обуславливает различие их физико-механических свойств.
Физические свойства характеризуют физическое состояние грунтов. Важнейшие физические свойства: плотность, влажность, пористость, пластичность и т.д.
Водные свойства проявляются в отношении горных пород к воде. Они характеризуют способность породы изменить состояние, прочность и деформируемость при взаимодействии с водой, поглощать и удерживать воду, фильтровать ее. Важнейшие водные свойства: водоустойчивость (растворимость воде), влагоемкость, водоотдача, капиллярность, водопроницаемость и др.
Механические свойства определяют поведение грунтов при воздействии на них внешних нагрузок (усилий). Различают прочностные и деформационные и свойства.
Задание посвящено определению показателей, которые используются для оценки вышеописанных (физических, водных и механических) свойств дисперсных грунтов, а также изучению методов их определения.
В соответствии с указанным вариантом (Приложение 1) для каждой из трех проб грунта рассчитать по формулам основные показатели, характерные для связных и несвязных грунтов, определить наименование каждого образца и дать его полную характеристику.
2.1. Порядок определения физических свойств связных (глинистых) грунтов.
Основным критерием для определения группы дисперсного грунта – связный или несвязный, является число пластичности.
Если Ip≤0,01 (1%), то дисперсный грунт является несвязным (песчаным или крупнообломочным), если Ip>0,01, то грунт связный, глинистый (супесь, суглинок или глина).
Для глинистых грунтов классификационными характеристиками являются: число пластичности, показатель текучести, просадочность, набухаемость, водопроницаемость, наличие органики, степень водонасыщения, степень морозной пучинистости.Наименование (разновидность) глинистого грунта определяют по числу пластичности (таблица 1).
Число пластичности Ip – разность влажностей, соответствующая двум состояниям грунта: на границе текучести WL и на границе раскатывания Wp. WL и Wp определяют по ГОСТ 5180 (таблица 1).
(1)
Основные разновидности грунтов по Ip (по ГОСТ 25100-95, табл.Б.11)
Таблица 1
Разновидность глинистых грунтов | Чисто пластичности, д.ед. |
Супесь | 0,01—0,07 |
Суглинок | 0,07—0,17 |
Глина | >0,17 |
Примечание^ Илы подразделяют по значениям числа пластичности, указанным в таблице, на супесчаные, суглинистые и глинистые.
Если Ip<0,01 (1%), то дисперсный грунт является несвязным (песчаным или крупнообломочным).
Для характеристики консистенции глинистого грунта в строительных целях используют показатель текучести (консистенции) IL:
(2)
где W – естественная влажность грунта, д.ед.;
Wp – нижний предел пластичности (влажность на границе раскатывания), д.ед.;
Ip – число пластичности, д.ед.
Основные разновидности глинистых грунтов по IL(по ГОСТ 25100-95, табл.Б.14)
Таблица 2.
Разновидность глинистых грунтов | Показатель текучести IL |
Супесь: | |
— твердая | < 0 |
— пластичная | 0–1 |
—текучая | > 1 |
Суглинки и глины: — твердые | <0 |
—полутвердые | 0–0,25 |
—тугопластичные | 0,25–0,50 |
—мягкопластичные | 0,50–0,75 |
—текучепластичиые | 0,75–1,00 |
— текучие | > 1,00 |
3. По гранулометрическому составу и числу пластичности Ip глинистые группы подразделяют согласно таблице 3 (ГОСТ 25100-95, табл.Б.12).
Таблица 3
Разновидность глинистых грунтов | Число пластичности Ip | Содержание песчаных частиц (2—0,05 мм), % по массе |
Супесь: | ||
—песчанистая | 0,010,07 | 50 |
—пылеватая | 0,010,07 | < 50 |
Суглинок: | ||
—легкий песчанистый | 0,070,12 | 40 |
—легкий пылеватый | 0,070,12 | 40 |
—тяжелый песчанистый | 0,120,17 | 40 |
— тяжелый пылеватый | 0,120,17 | < 40 |
| Глина: | ||
— легкая песчанистая | 0,170,27 | 40 |
—легкая пылеватая | 0,170,27 | < 40 |
—тяжелая | > 0,27 | Не регламентируется |
4. По наличию включений глинистые грунты подразделяют согласно таблице 4 (ГОСТ 25100-95, табл.Б.13).
Таблица.4
Разновидность глинистых грунтов | Содержание частиц крупнее 2 мм, % по массе |
Супесь, суглинок, глина с галькой (щебнем) | 1525 |
Супесь, суглинок, глина галечниковые (щебенистые) или гравелистые (дресвяные) | 2550 |
5. По относительной деформации набухания без нагрузки sw глинистые грунты подразделяют согласно таблице 5 (ГОСТ 25100-95, табл.Б.15).
Грунт набухающий — грунт, который при замачивании водой или другой жидкостью увеличивается в объеме и имеет относительную деформацию набухания (в условиях свободного набухания) sw 0,04.
Относительная деформация набухания без нагрузки sw, д. е. — отношение увеличения высоты образца грунта после свободного набухания в условиях невозможности бокового расширения к начальной высоте образца природной влажности. Определяется по ГОСТ 24143.
(3)
— величина абсолютной
деформации грунта при набухании, мм.
— высота образца
грунта с природной влажностью при
природном давлении (на глубине отбора
образца), мм.
Для расчетов h0 =50мм.
Таблица 5
Разновидность глинистых грунтов | Относительная деформация набухания бет нагрузки sw, д. е. |
Ненабухающий | <0,04 |
Слабонабухающий | 0,04—0,08 |
Средненабухающий | 0,080,012 |
Сильнонабухающий | >0,12 |
6. По относительной деформации просадочности sl глинистые грунты подразделяют согласно таблице 6 (ГОСТ 25100-95, табл.Б.16).
Грунт просадочный — грунт, который под действием внешней нагрузки и собственного веса или только от собственного веса при замачивании водой или другой жидкостью претерпевает вертикальную деформацию (просадку) и имеет относительную деформацию просадки sl 0,01.
Относительная
деформация просадочности 
,
д. е. –
отношение разности высот образцов,
соответственно, природной влажности и
после его полного водонасыщения при
определенном давлении к высоте образца
природной влажности. Определяется по
ГОСТ
23161.
(4) где 
— дополнительное сжатие (просадка)
грунта в результате замачивания, мм;
—высота образца
грунта с природной влажностью при
природном давлении (на глубине отбора
образца), мм;
Для расчетов h0 =50мм.
Таблица 6
Разновидность глинистых грунтов | Относительная деформация просадочности sl, д. е. |
Непросадочный | <0,01 |
Просадочный | 0,01 |
Рассчитывают плотность сухого грунта d, г/см3 – отношение массы грунта (за вычетом массы воды и льда) к его объему:
(5)
где — плотность грунта, г/см3;
W — влажность грунта, д. е.
Пористость грунта n, %, доли ед., – отношение объема пор ко всему объему грунта:
(6)
где ρs – плотность частиц грунта – масса единицы объема минеральной части, г/см3
;d – плотность сухого грунта, г/см3.
Средние значения ρs песчаных и пылевато-глинистых грунтовследующие (в г/см3): песок – 2,66; супесь – 2,70; суглинок – 2,71; глина – 2,74.
Коэффициент пористости е, доли ед., – отношение объема пор к объему твердой части скелета грунта:
или 
(7)
Коэффициент водонасыщения (степень влажности) Sr, доли ед., – степень заполнения объема пор водой:
(8)
W – природная влажность, доли ед.;
е – коэффициент пористости, доли ед.;
ρw– плотность воды, принимаемая равной 1,0г/см3.
Определяют степень морозной пучинистости грунта по его полной характеристике, таблица 7 (по ГОСТ 25100-95, табл.Б.27).
По относительной деформации пучения fn грунты подразделяют согласно таблице 7.
Грунт пучинистый — дисперсный грунт, который при переходе из талого в мерзлое состояние увеличивается в объеме вследствие образования кристаллов льда и имеет относительную деформацию морозного пучения fn 0,01.
Таблица 7.
Разновидность грунтов | Относительная деформация пучения fn, д. е. | Характеристика грунтов |
Практически непучинистый | < 0,01 | Глинистые при IL 0 Пески гравелистые, крупные и средней крупности, пески мелкие и пылеватые при Sr 0,б, а также пески мелкие и пылеватые, содержащие менее 15 % по массе частиц мельчи 0,05 мм (независимо от значения Sr). Крупнообломочные грунты с заполнителем до 10 % |
Слабопучинистый | 0,01 0,035 | Глинистые при 0 < IL 0,25 Пески пылеватые и мелкие при 0,6 < Sr 0,8 Крупнообломочные с заполнителем (глинистым, песком мелким и пылеватым) от 10 до 30 % по массе |
Среднепучинистый | 0,035 0,07 | Глинистые при 0,25 < IL 0,50 Пески пылеватые и мелкие при 0,80 < Su 0,95 Крупнообломочные с заполнителем (глинистым, песком пылеватым и мелким) более 30 % по массе |
Сильнопучинистый и чрезмерно пучинистый | > 0,07 | Глинистые при IL > 0,50. Пески пылеватые и мелкие при Sr > 0,95 |
12. По относительному содержанию органического вещества Ir глинистые грунты и пески подразделяют согласно таблице 12 (по ГОСТ 25100-95, табл.Б.22).
studfiles.net
Типы и подтипы глинистых грунтов
Грунты | Показатели | ||
типы | подтипы | содержание песчаных частиц, % по массе | число пластичности IP |
Супесь | Легкая крупная Легкая Пылеватая Тяжелая пылеватая | Свыше 50 Свыше 50 50 — 20 Менее 20 | 1 — 7 1 — 7 1 — 7 1 — 7 |
Суглинок | Легкий Легкий пылеватый Тяжелый Тяжелый пылеватый | Свыше 40 Менее 40 Свыше 40 Менее 40 | 7 — 12 7 — 12 12 — 17 12 — 17 |
Глина | Песчанистая Пылеватая Жирная | Свыше 40 Менее 40 Не нормируется | 17 — 27 17 — 27 Свыше 27 |
Примечания. 1. Для супесей легких крупных учитывается содержание песчаных частиц размером 2 — 0,25 мм, для остальных грунтов — 2 — 0,05 мм.
2. При содержании в грунте 25 — 50 % (по массе) частиц крупнее 2 мм к названию глинистых грунтов добавляется слово “гравелистый” (при окатанных частицах) или “щебенистый” (при неокатанных частицах).
Таблица 3
Классификация грунтов по степени засоления
Разновидность грунтов | Суммарное содержание легкорастворимых солей, % массы сухого грунта | |
хлоридное, сульфато-хлоридное засоление | сульфатное, хлоридно-сульфатное засоление | |
Слабозасоленные | 0,5 — 2,0 0,3 — 1,0 | 0,5 — 1,0 0,3 — 0,5 |
Среднезасоленные | 2,0 — 5,0 1,0 — 5,0 | 1,0 — 3,0 0,5 — 2,0 |
Сильнозасоленные | 5,0 — 10,0 5,0 — 8,0 | 3,0 — 8,0 2,0 — 5,0 |
Избыточно засоленные | Свыше 10,0 Свыше 8,0 | Свыше 8,0 Свыше 5,0 |
Примечание: Над чертой даны значения для V дорожно-климатической зоны, под чертой — для остальных зон.
Таблица 4
Классификация грунтов по степени набухания
Разновидности грунтов (при влажности 0,5 Wо) | Относительная деформация набухания, % толщины слоя увлажнения |
Ненабухающие | Менее 2 |
Слабонабухающие | От 2 до 4 |
Средненабухающие | От 5 до 10 |
Сильнонабухающие | Свыше 10 |
Таблица 5
Классификация грунтов по степени просадочности
Разновидности грунтов | Коэффициент просадочности | Относительная деформация просадки, % толщины слоя промачивания |
Непросадочные | Свыше 0,92 | Менее 2 |
Слабопросадочные | От 0,85 до 0,91 | От 2 до 7 |
Просадочные | От 0,80 до 0,84 | От 8 до 12 |
Сильнопросадочные | Менее 0,79 | Свыше 12 |
Примечание. Классификация не распространяется на скальные водоустойчивые грунты и грунты с исключением водонерастворимых цементирующих веществ, просадочность которых оценивают по данным лабораторных испытаний.
Таблица 6
Классификация грунтов по степени пучинистости при замерзании
Группы грунтов | Степень пучиностости | Относительное морозное пучение образца, % |
I | Непучинистые | 1 и менее |
II | Слабопучинистые | Свыше 1 до 4 |
III | Пучинистые | От 4 до 7 |
IV | Сильнопучинистые | От 7 до 10 |
V | Чрезмерно пучинистые | От 10 |
Примечания: 1. Испытание на пучинистость при промерзании осуществляется в лаборатории по специальной методике с подтоком воды. Допускается группу по пучинистости определять по табл. 7 настоящего приложения.
2. При оценке величины морозного пучения расчетом испытания грунтов на интенсивность морозного пучения ведут по специальной методике.
3. В случаях, когда испытание на морозное пучение проводятся, группу по пучинистости допускается устанавливать по табл. 7 настоящего приложения, а среднюю относительную величину морозного пучения зоны промерзания — по табл. 8.
Таблица 7
studfiles.net
2. Определение физико-механических свойств грунтов.
Все грунты различаются по структуре, текстуре, условиям залегания, минералогическому и петрографическому составу, что обуславливает различие их физико-механических свойств.
Физические свойства характеризуют физическое состояние грунтов. Важнейшие физические свойства: плотность, влажность, пористость, пластичность и т.д.
Водные свойства проявляются в отношении горных пород к воде. Они характеризуют способность породы изменить состояние, прочность и деформируемость при взаимодействии с водой, поглощать и удерживать воду, фильтровать ее. Важнейшие водные свойства: водоустойчивость (растворимость воде), влагоемкость, водоотдача, капиллярность, водопроницаемость и др.
Механические свойства определяют поведение грунтов при воздействии на них внешних нагрузок (усилий). Различают прочностные и деформационные и свойства.
Задание посвящено определению показателей, которые используются для оценки вышеописанных (физических, водных и механических) свойств дисперсных грунтов, а также изучению методов их определения.
В соответствии с указанным вариантом (Приложение 1) для каждой из трех проб грунта рассчитать по формулам основные показатели, характерные для связных и несвязных грунтов, определить наименование каждого образца и дать его полную характеристику.
2.1. Порядок определения физических свойств связных (глинистых) грунтов.
Основным критерием для определения группы дисперсного грунта – связный или несвязный, является число пластичности.
Если Ip≤0,01 (1%), то дисперсный грунт является несвязным (песчаным или крупнообломочным), если Ip>0,01, то грунт связный, глинистый (супесь, суглинок или глина).
Для глинистых грунтов классификационными характеристиками являются: число пластичности, показатель текучести, просадочность, набухаемость, водопроницаемость, наличие органики, степень водонасыщения, степень морозной пучинистости.
Наименование (разновидность) глинистого грунта определяют по числу пластичности (таблица 1).
Число пластичности Ip – разность влажностей, соответствующая двум состояниям грунта: на границе текучести WL и на границе раскатывания Wp. WL и Wp определяют по ГОСТ 5180 (таблица 1).
(1)
Основные разновидности грунтов по Ip (по ГОСТ 25100-95, табл.Б.11)
Таблица 1
Разновидность глинистых грунтов | Чисто пластичности, д.ед. |
Супесь | 0,01—0,07 |
Суглинок | 0,07—0,17 |
Глина | >0,17 |
Примечание^ Илы подразделяют по значениям числа пластичности, указанным в таблице, на супесчаные, суглинистые и глинистые.
Если Ip<0,01 (1%), то дисперсный грунт является несвязным (песчаным или крупнообломочным).
Для характеристики консистенции глинистого грунта в строительных целях используют показатель текучести (консистенции) IL:
(2)
где W – естественная влажность грунта, д.ед.;
Wp – нижний предел пластичности (влажность на границе раскатывания), д.ед.;
Ip – число пластичности, д.ед.
Основные разновидности глинистых грунтов по IL(по ГОСТ 25100-95, табл.Б.14)
Таблица 2.
Разновидность глинистых грунтов | Показатель текучести IL |
Супесь: | |
— твердая | < 0 |
— пластичная | 0–1 |
—текучая | > 1 |
Суглинки и глины: — твердые | <0 |
—полутвердые | 0–0,25 |
—тугопластичные | 0,25–0,50 |
—мягкопластичные | 0,50–0,75 |
—текучепластичиые | 0,75–1,00 |
— текучие | > 1,00 |
3. По гранулометрическому составу и числу пластичности Ip глинистые группы подразделяют согласно таблице 3 (ГОСТ 25100-95, табл.Б.12).
Таблица 3
Разновидность глинистых грунтов | Число пластичности Ip | Содержание песчаных частиц (2—0,05 мм), % по массе |
Супесь: | ||
—песчанистая | 0,010,07 | 50 |
—пылеватая | 0,010,07 | < 50 |
Суглинок: | ||
—легкий песчанистый | 0,070,12 | 40 |
—легкий пылеватый | 0,070,12 | 40 |
—тяжелый песчанистый | 0,120,17 | 40 |
— тяжелый пылеватый | 0,120,17 | < 40 |
Глина: | ||
— легкая песчанистая | 0,170,27 | 40 |
—легкая пылеватая | 0,170,27 | < 40 |
—тяжелая | > 0,27 | Не регламентируется |
4. По наличию включений глинистые грунты подразделяют согласно таблице 4 (ГОСТ 25100-95, табл.Б.13).
Таблица.4
Разновидность глинистых грунтов | Содержание частиц крупнее 2 мм, % по массе |
Супесь, суглинок, глина с галькой (щебнем) | 1525 |
Супесь, суглинок, глина галечниковые (щебенистые) или гравелистые (дресвяные) | 2550 |
5. По относительной деформации набухания без нагрузки sw глинистые грунты подразделяют согласно таблице 5 (ГОСТ 25100-95, табл.Б.15).
Грунт набухающий — грунт, который при замачивании водой или другой жидкостью увеличивается в объеме и имеет относительную деформацию набухания (в условиях свободного набухания) sw 0,04.
Относительная деформация набухания без нагрузки sw, д. е. — отношение увеличения высоты образца грунта после свободного набухания в условиях невозможности бокового расширения к начальной высоте образца природной влажности. Определяется по ГОСТ 24143.
(3)
— величина абсолютной
деформации грунта при набухании, мм.
— высота образца
грунта с природной влажностью при
природном давлении (на глубине отбора
образца), мм.
Для расчетов h0 =50мм.
Таблица 5
Разновидность глинистых грунтов | Относительная деформация набухания бет нагрузки sw, д. е. |
Ненабухающий | <0,04 |
Слабонабухающий | 0,04—0,08 |
Средненабухающий | 0,080,012 |
Сильнонабухающий | >0,12 |
6. По относительной деформации просадочности sl глинистые грунты подразделяют согласно таблице 6 (ГОСТ 25100-95, табл.Б.16).
Грунт просадочный — грунт, который под действием внешней нагрузки и собственного веса или только от собственного веса при замачивании водой или другой жидкостью претерпевает вертикальную деформацию (просадку) и имеет относительную деформацию просадки sl 0,01.
Относительная
деформация просадочности 
,
д. е. –
отношение разности высот образцов,
соответственно, природной влажности и
после его полного водонасыщения при
определенном давлении к высоте образца
природной влажности. Определяется по
ГОСТ
23161.
(4) где 
— дополнительное сжатие (просадка)
грунта в результате замачивания, мм;
—высота образца
грунта с природной влажностью при
природном давлении (на глубине отбора
образца), мм;
Для расчетов h0 =50мм.
Таблица 6
Разновидность глинистых грунтов | Относительная деформация просадочности sl, д. е. |
Непросадочный | <0,01 |
Просадочный | 0,01 |
Рассчитывают плотность сухого грунта d, г/см3 – отношение массы грунта (за вычетом массы воды и льда) к его объему:
(5)
где — плотность грунта, г/см3;
W — влажность грунта, д. е.
Пористость грунта n, %, доли ед., – отношение объема пор ко всему объему грунта:
(6)
где ρs – плотность частиц грунта – масса единицы объема минеральной части, г/см3;
d – плотность сухого грунта, г/см3.
Средние значения ρs песчаных и пылевато-глинистых грунтовследующие (в г/см3): песок – 2,66; супесь – 2,70; суглинок – 2,71; глина – 2,74.
Коэффициент пористости е, доли ед., – отношение объема пор к объему твердой части скелета грунта:
или 
(7)
Коэффициент водонасыщения (степень влажности) Sr, доли ед., – степень заполнения объема пор водой:
(8)
где ρs – плотность частиц грунта, г/см3;
W – природная влажность, доли ед.;
е – коэффициент пористости, доли ед.;
ρw– плотность воды, принимаемая равной 1,0г/см3.
Определяют степень морозной пучинистости грунта по его полной характеристике, таблица 7 (по ГОСТ 25100-95, табл.Б.27).
По относительной деформации пучения fn грунты подразделяют согласно таблице 7.
Грунт пучинистый — дисперсный грунт, который при переходе из талого в мерзлое состояние увеличивается в объеме вследствие образования кристаллов льда и имеет относительную деформацию морозного пучения fn 0,01.
Таблица 7.
Разновидность грунтов | Относительная деформация пучения fn, д. е. | Характеристика грунтов |
Практически непучинистый | < 0,01 | Глинистые при IL 0 Пески гравелистые, крупные и средней крупности, пески мелкие и пылеватые при Sr 0,б, а также пески мелкие и пылеватые, содержащие менее 15 % по массе частиц мельчи 0,05 мм (независимо от значения Sr). Крупнообломочные грунты с заполнителем до 10 % |
Слабопучинистый | 0,01 0,035 | Глинистые при 0 < IL 0,25 Пески пылеватые и мелкие при 0,6 < Sr 0,8 Крупнообломочные с заполнителем (глинистым, песком мелким и пылеватым) от 10 до 30 % по массе |
Среднепучинистый | 0,035 0,07 | Глинистые при 0,25 < IL 0,50 Пески пылеватые и мелкие при 0,80 < Su 0,95 Крупнообломочные с заполнителем (глинистым, песком пылеватым и мелким) более 30 % по массе |
Сильнопучинистый и чрезмерно пучинистый | > 0,07 | Глинистые при IL > 0,50. Пески пылеватые и мелкие при Sr > 0,95 |
12. По относительному содержанию органического вещества Ir глинистые грунты и пески подразделяют согласно таблице 12 (по ГОСТ 25100-95, табл.Б.22).
studfiles.net
| Обратная связь ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса — ваш вокал Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими Целительная привычка Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Тренинг уверенности в себе Вкуснейший «Салат из свеклы с чесноком» Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Как слышать голос Бога Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной Оси и плоскости тела человека — Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д. Отёска стен и прирубка косяков — Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу. Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) — В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар. | ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВСН 29-85 МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР Москва — 1985 Разработаны: Центральным научно-исследовательским, экспериментальным и проектным институтом по сельскому строительству (ЦНИИЭПсельстроем) Министерства сельского строительства СССР. Директор Л.Н. Ануфриев Заведующий сектором оснований и фундаментов в сложных грунтовых условиях В.С. Сажин Старшие научные сотрудники А.Г. Бейрих В.В. Борщев Д.Я. Гинзбург А.Т. Мальцев Научно-исследовательским институтом оснований и подземных сооружений Госстроя СССР (НИИОСПом) Директор Б.С. Федоров Заведующий лабораторией оснований и фундаментов на пучинистых грунтах В.О. Орлов Проектным институтом Саратовоблколхозпроект Росколхозстрой- объединения Директор Б.Н. Лысункин Главный специалист В.Н. Краюшкин Внесены: ЦНИИЭПсельстроем Минсельстроя СССР, НИИОСПом Госстроя СССР Подготовлены к утверждению: Главным техническим управлением Минсельстроя СССР Начальник В.Я. Макарук Согласованы: Госстроем СССР Заместитель председателя С.Л. Дворников Минсельхозом СССР Заместитель министра И.П. Быстрюков Утверждены и введены в действие: приказом Министерства сельского строительства СССР № 44 от 14 февраля 1985 г. Содержание
ВВЕДЕНИЕ На территории СССР широко распространены пучинистые грунты. К ним относятся глины, суглинки, супеси, пески пылеватые и мелкие. При определенной влажности эти грунты, замерзая в зимний период, увеличиваются в объеме, что приводит к подъему слоев грунта в пределах глубины его промерзания. Находящиеся в таких грунтах фундаменты также подвергаются подъему, если действующие на них нагрузки не уравновешивают силы пучения. Поскольку деформации пучения грунта, как правило, неравномерны, происходит неравномерный подъем фундаментов, который со временем накапливается. В результате этого надфундаментные конструкции зданий и сооружений претерпевают недопустимые деформации и разрушаются. Деформациям, от пучения грунта особенно подвержены легкие сооружения, к числу которых откосится большинство малоэтажных сельских зданий. В соответствии с нормами по проектированию оснований зданий и сооружений глубина заложения фундаментов в пучинистых грунтах должна приниматься не менее расчетной глубины промерзания. В этом случае подошва фундамента освобождается от воздействия нормальных сил пучения. Однако глубоко заложенные фундаменты имеют развитую боковую поверхность, по которой действуют касательные силы пучения. Эти силы превосходят нагрузки, передаваемые легкими зданиями на фундаменты, в результате чего фундаменты выпучиваются. Таким образом, материалоемкие и дорогостоящие фундаменты, заложенные ниже глубины промерзания грунта, не обеспечивают надежную эксплуатацию малоэтажных зданий, построенных на пучинистых грунтах. Одним из путей решения проблемы строительства на пучинистых грунтах малоэтажных зданий является использование мелкозаглубленных фундаментов. Такие фундаменты закладываются на глубине 0,2-0,5 м от поверхности грунта или непосредственно на поверхности (незаглубленные фундаменты). Таким образом, на мелкозаглубленные фундаменты действует незначительные касательные силы пучения, а при незаглубленных фундаментах они равны нулю. Как правило, под фундаментами устраиваются подушки толщиной 20-30 см из непучинистых материалов (песок гравелистый, крупный или средней крупности, мелкий щебень, котельный шлак и др.). Применением подушки достигается не только частичная замена пучинистого грунта на непучинистый, но и уменьшение неравномерных деформаций основания. Толщина подушек и глубина заложения фундаментов определяется расчетом. Основной принцип конструирования мелкозаглубленных фундаментов зданий с несущими стенами на пучинистых грунтах заключается в том, что ленточные фундаменты всех стен здания объединяются в единую систему и образуют достаточно жесткую горизонтальную раму, перераспределяющую неравномерные деформации основания. При мелкозаглубленных столбчатых фундаментах рама формируется из фундаментных балок, которые жестко соединяются между собой на опорах. Для обеспечения совместной работы фундаментных элементов последние жестко соединяются между собой. Указанные конструктивные мероприятия выполняются при строительстве на среднепучинистых (при интенсивности пучения, большей 0,05) сильно — и чрезмернопучинистых грунтах. В остальных случаях, фундаментные элементы укладываются свободно, не соединяются между собой. Количественным показателем пучинистости грунта является интенсивность пучения, характеризующая пучение элементарного слоя грунта. Применение мелкозаглубленных фундаментов базируется на принципиально новом подходе к их проектированию, в основу которого заложен расчет оснований по деформациям пучения. При этом допускаются деформации основания (подъем, в том числе неравномерный), однако они должны быть меньше предельных, которые зависят от конструктивных особенностей зданий. При расчете оснований по деформациям пучения учитываются пучинистые свойства грунта, передаваемое на него давление, жесткость фундамента и надфундаментных конструкций на изгиб. Надфундаментные конструкции рассматриваются не только как источник нагрузок на фундаменты, но и как активный элемент, участвующий в совместной работе фундамента с основанием. Чем больше жесткость конструкций на изгиб, тем меньше относительные деформации основания. Передаваемое на грунт давление значительно (иногда в несколько раз) снижает подъем основания при пучении грунта. При подъеме мелкозаглубленных фундаментов действующие по их подошвам нормальные силы пучения резко уменьшаются. Все конструкции мелкозаглубленных фундаментов и положения по их расчету, приведенные в настоящем документе, прошли проверку при проектировании и строительстве малоэтажных зданий различного назначения — домов усадебного типа, хозяйственных построек, производственных сельскохозяйственных зданий вспомогательного назначения, трансформаторных подстанций и др. В настоящее время во многих областях Европейской части РСФСР, в районах с глубиной промерзания до 1,7 и, на мелкозаглубленных и незаглубленных фундаментах построено свыше 1500 одно- и двухэтажных зданий из разных материалов — кирпича, блоков, панелей, деревянных щитов. Систематические инструментальные наблюдения за зданиям в течение 3-6 лет свидетельствуют о надежной работе мелкозаглубленных фундаментов. Применение таких фундаментов вместо традиционных, закладываемых ниже глубины промерзания грунтов позволило сократить: расход бетона на 50-80 %, трудозатраты — на 40-70 %. В настоящих нормах содержатся требования по конструированию, проектированию и устройству мелкозаглубленных фундаментов на пучинистых грунтах. Не случайно, поэтому область применения таких фундаментов определена именно для пучинистых грунтов. Мелкозаглубленные фундаменты на пучинистых грунтах рекомендуется применять в массовом порядке при глубине промерзания до 1,7 м. При большей глубине промерзания пучинистых грунтов мелкозаглубленные фундаменты рекомендуется только для экспериментального строительства. Накопление опыта строительства объектов с мелкозаглубленными фундаментами в районах с большой глубиной промерзания позволит в дальнейшей расширить область применения их на пучинистых грунтах. Хотя область применения мелкозаглубленных фундаментов в иных грунтовых условиях формально выходит за рамки настоящих норм, представляется целесообразным дать некоторые рекомендации по использованию таких фундаментов при строительстве малоэтажных зданий на наиболее распространенных на территории нашей страны грунтах. В соответствии с главой СНиП 2.02.01-83 глубина заложения фундаментов на непучинистых грунтах не зависит от глубины их промерзания. Поэтому при строительстве малоэтажных зданий на непучинистых грунтах мелкозаглубленные фундаменты рекомендуются к массовому применению. На основаниях, сложенных вечномерзлыми грунтами, мелкозаглубленные фундаменты могут быть использованы для экспериментального строительства. При этом должны быть предусмотрены мероприятия, направленные на предотвращение недопустимых деформаций оснований, вызванных оттаиванием вечномерзлых грунтов. Применение мелкозаглубленных фундаментов на естественном основании в грунтовых условиях I типа по просадочности рекомендуется лишь в том случае, если передаваемое на грунт давление меньше начального просадочного давления. В остальных случаях применение таких фундаментов возможно лишь для экспериментального строительства при условии, что суммарные деформации оснований, вызванные просадкой и осадкой грунта, не превосходят предельных деформаций. В грунтовых условиях П типа по просадочности применение мелкозаглубленных фундаментов на естественном основании не допускается. Необходимо подчеркнуть, что поскольку основной причиной пучения грунтов является наличие в них воды, способной при промерзании переходить в лед, следует строго соблюдать требование о недопустимости водонасыщения грунта в основании мелкозаглубленных фундаментов в процессе строительства и при эксплуатации зданий. Следует предусматривать надежный отвод с площадки строительства атмосферных и производственных вод путем вертикальной планировки застраиваемой территории, устройства водоотводов и дренажа. При рытье траншей для фундаментов и инженерных коммуникаций земляные работы следует производить с минимальным объемом нарушения грунтов природного сложения. Не допускается скопление воды от повреждения временного трубопровода на площадке строительства. Вокруг зданий следует устраивать водонепроницаемые отмостки шириной не менее 1 м и уклоном не менее 0,03. Следует избегать устройства вводов трубопроводов канализации и водоснабжения с нагорной стороны здания. При эксплуатации зданий не допускается изменять условия, применительно к которым запроектированы мелкозаглубленные фундаменты.
Общие положения 1.1. Настоящие ведомственные строительные нормы предназначены для проектирования мелкозаглубленных фундаментов одно- и двухэтажных сельских зданий (жилых, культурно-бытовых, производственных сельскохозяйственных основного и вспомогательного назначения), строящихся на пучинистых грунтах с глубиной промерзания не более 1,7 м. При этом должны соблюдаться требования, предусмотренные соответствующими общесоюзными нормативными документами. Примечание. ВСН 29-85 могут быть использованы для проведения экспериментального строительства в районах с глубиной промерзания грунтов более 1,7 м. 1.2. При выборе площадок для строительства зданий с мелкозаглубленными фундаментами предпочтение следует отдавать участкам с однородными по составу грунтами, как в плане, так и по глубине той части сезоннопромерзающего слоя, которая проектируется в качестве основания.
1.3. Растет оснований зданий, возводимых на пучинистых грунтах, следует производить по деформациям. Деформации основания, вызванные морозным пучением грунта под подошвой фундамента, не должны превосходить предельных деформаций, которые зависят от конструктивных особенностей зданий. При расчете оснований мелкозаглубленных фундаментов помимо настоящих норм необходимо соблюдать требования главы СНиП 2.02.01-83 по проектированию оснований зданий и сооружений. 1.4. При проектировании оснований и фундаментов на пучинистых грунтах необходимо предусматривать мероприятия (инженерно-мелиоративные, строительно-конструктивные, термохимические), направленные на уменьшение деформаций зданий и сооружений. Выбор типа и конструкции фундамента, способа подготовки основания и других мероприятий по уменьшению неравномерных деформаций здания от морозного пучения должен решаться на основе технико-экономического анализа с учетом конкретных условий строительства. ОЦЕНКА ПУЧИНИСТОСТИ ГРУНТОВ 2.1. По степени пучинистости грунты подразделяются на пять групп (табл.1). Принадлежность пылевато-глинистого грунта к той или иной группе оценивается параметром Rf, определяемым по формуле , (2.1) где W — расчетная предзимняя влажность в слое сезонного промерзания грунта, доли един., определяемая в соответствии с приложением 1; Wp, WL — средневзвешенные значения (в пределах слоя сезонного промерзания грунта) влажностей, соответствующих границам раскатывания и текучести, доли един.; Wcr — критическая влажность, доля един, определяемая по графику (рис.1) при средневзвешенных значениях числа пластичности и границы текучести; Мо — безразмерный коэффициент, численно равный при открытой, оголенной от снега поверхности промерзающего грунта абсолютному значению средней зимней температуры воздуха, определяемой в соответствии с главой СНиП по строительной климатологии и геофизике, а при отсутствии в ней данных для конкретного района строительства — по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях с районом строительства. После вычисления по формуле (2.1) параметра Rfиз табл.1 определяется интенсивность пучения f которая в дальнейшем используется при выборе конструкции фундамента и конструктивных мероприятий (п. 3.5). 2.2. Пучинистые свойства крупнообломочных грунтов и песков, содержащих пылевато-глинистые фракции, а также супесей с Jp < 0,02 определяются посредством показателя дисперсности Д. Эти грунты относятся к пучинистым при D ³ 1 (при 1< D < 5 грунты слабопучинистые; при Д > 5 — среднепучинистые). Значение Д определяется по формуле , (2.2)
Таблица 1 Классификация пылевато-глинистых грунтов по степени пучинистости
Примечание. Значение Rfрассчитывается по формуле (2.1), в которой плотность сухого грунта принята равной 1,5 т/м3; при иной плотности грунта расчетное значение Rf умножается на отношение rd /15, где rd — плотность сухого исследуемого грунта, т/м3.
Рис. 1. Значение критической влажности Wcr в зависимости от числа пластичности Jp и границы текучести WL где k1 — коэффициент, равный 1,85´10-4 см2; eo— коэффициент пористости; — средний диаметр частиц грунта, см, определяемый по формуле , (2.3) Здесь p1, p2, pi— содержание отдельных фракций грунта, доли ед.; d01, d02, d0i — средний диаметр частиц отдельных фракций, см. Средние диаметры частиц отдельных фракций определяется по их минимальным размерам, умноженным на коэффициент 1,4. За расчетный средний диаметр последней тонкой фракции принимается максимальный размер частиц, деленный на коэффициент I,4. 2.3. Пучинистые грунты характеризуется деформацией пучения hf, представляющей высоту поднятия ненагруженной поверхности промерзшего грунта. 2.4. Неравномерность пучения грунта по площади характеризуется относительной деформацией пучения , под которой понимается отношение разности деформаций пучения Dhfв двух точках к расстоянию L между ними, назначаемому в соответствии с конструктивными особенностями сооружения. |
megapredmet.ru