Приложение f

(справочное)

Стандартные испытания грунта на пенетрацию (spt)

F.1  Примеры корреляций между количеством ударов молота при стандартном методе зондирования грунта и степенью плотности

1. Ниже приводятся примеры корреляций между количеством ударов молота и степенью плотности.

2. Соотношение между количеством ударов молота N₆₀, степенью плотности I_D = (e_max  e)/(e_max  e_min) и эффективным суммарным (начальным) напряжением (кПа  10^–2) в определенном песке можно представить в виде следующей формулы:

.

Параметры a и b в нормально уплотненных песках почти постоянны при 0,35  I_D  0,85 и 0,5 <  < 2,5, кПа  10^–2. (см. Скемптон/Skempton/ (1986), таблица 8).

(3) Для нормально уплотненных естественных отложений песка установлена корреляция между количеством ударов молота (залог) (N₁)₆₀ и I_D (см. таблицу F.1).

Таблица F.1 — Корреляция между стандартным количеством ударов гидроустановки (N₁)₆₀ и степенью плотности I_D

Характеристика грунта	Очень рыхлый	Рыхлый	Средней плотности	Плотный	Очень плотный
(N1)60	0–3	3–8	8–25	25–42	42–58
ID, %	0–15	15–35	35–65	65–85	85–100

Для I_D  0,35 это соответствует (N₁)₆₀/ ≅ 60.

4. Для мелкозернистых песков значения N следует уменьшать в соотношении 55:60, а для крупно­зернистых песков — увеличивать в соотношении 65:60.

5. Сопротивление песка деформации тем больше, чем длиннее период уплотнения. Эффект «старения» проявляется в большем количестве ударов молота и, возможно, вызывает увеличение параметра a.

Типичные результаты для нормально уплотненных песков приведены в таблице F.2.

Таблица F.2 — Эффект старения в нормально уплотненных мелкозернистых песках

	Возраст, лет	(N1)60/
Лабораторные испытания Насыпные отложения Естественные (природные) отложения	102 10 102	35 40 55

(6) Переуплотнение увеличивает параметр b со следующим множителем:

,

где K₀ и K_0NC  — соотношения напряжений в полевых условиях между горизонтальным и вертикальным эффективными напряжениями в переуплотненном песке и песке нормальной плотности соответственно.

(7) Все упомянутые выше корреляции установлены преимущественно для кварцевых песков. Их применение для более дробимых и уплотняемых песков, таких как известняковые пески или даже кварцевые пески, содержащие количество мелких частиц, которое нельзя не принять в расчет, может привести к недооценке степени плотности I_D.

Примечание — Данные примеры опубликованы Скемптоном/Skempton/ (1986). Дополнительную информацию и примеры см. Х.3.3.

F.2 Примеры определения эффективного угла внутреннего трения

(1) Таблица F.3 служит примером, который можно использовать для определения значений эффективного угла внутреннего трения кварцевых песков  по степени плотности I_D. На величину  также оказывает влияние угловатость частиц и уровень напряжения (таблица F.3).

Таблица F.3 — Корреляция между степенью плотности I_D и эффективным углом внутреннего трения кварцевых песков , град.

Степень плотности ID, %	Эффективный угол внутреннего трения , град., для кварцевых песков
	мелких		средних		крупных
	однородных	хорошего гранулометричес­кого состава	однородных	хорошего гранулометричес­кого состава	однородных	хорошего гранулометричес­кого состава
40 60	34 36	36 38	36 38	38 41	38 41	41 43
80	39	41	41	43	43	44
100	42	43	43	44	44	46

Примечание — Данный пример опубликован инженерным корпусом сухопутных войск США в 1993 г. Дополнительную информацию и примеры см. X.3.3.3.

F.3 Пример метода расчета усадки фундаментов мелкого заложения

(1) Здесь приводится пример эмпирического прямого метода расчета осадок в несвязном грунте фундаментов мелкого заложения.

(2) Осадка вследствие напряжений, величина которых ниже давления переуплотнения, принята как равная 1/3 давления переуплотнения, соответствующего нормально уплотненному песку. Первичная осадка s_i, мм, квадратного основания шириной B, м, в случае переуплотненного песка определяется по формуле:

— если q ≥ :

,

где — максимальное предшествующее эффективное давление обжатия, кПа;

q — среднее эффективное давление на подошве фундамента;

I_cc  _f/B^0,7;

здесь _f  — сжимаемость грунтового основания фундамента: _f  ∆s_i /∆q, мм/кПа;

— если q ≤ :

,

а для нормально уплотненных песков:

.

(3) Через регрессионный анализ имеющихся данных об осадке можно получить значение I_cc по следующей формуле:

,

где   — среднее количество ударов при проведении стандартного метода испытаний грунтов на пенетрацию по всей значимой глубине.

Стандартная погрешность _f варьируется примерно от 1,5 — для более 25, до  1,8 — для менее примерно 10.

(4) В данном конкретном эмпирическом методе для значения N не требуется делать поправки на пластовое избыточное давление. Также здесь не упоминается коэффициент энергии E_r, соответствующий значениям N. Считается, что влияние уровня грунтовых вод уже нашел отражение в измеренном количестве ударов при проведении стандартного метода испытаний грунтов на пенетрацию, но для значения N > 15 для водонасыщенных мелкозернистых и илистых грунтов должна применяться поправка

N = 15 + 0,5  (N 15).

В гравийных и гравийно-песчаных грунтах количество ударов при проведении стандартного метода испытаний грунтов на пенетрацию следует увеличить на коэффициент примерно 1,25.

(5) Значение приводится как среднеарифметическое для измеренных значений N по всей значимой глубине z_I = B^0,75, в пределах которой 75 % осадки происходит из-за случаев, когда N увеличивается или остается постоянным по глубине. Когда N стойко уменьшается по глубине, значимая глубина берется равной 2В или по низу мягкого слоя, в зависимости от того, что меньше.

(6) Для отношения длины к ширине (L/B) фундамента следует применить поправочный коэффициент f_s:

Значение f_s стремится к 1,56, в то время как L/B стремится к бесконечности. Для D/B < 3 не требуется применять поправочный коэффициент для глубины D.

(7) Фундаменты на песчаных и гравийных грунтах дают осадку, зависящую от времени. Для начальной осадки следует применять поправочный коэффициент f_t, определяемый по формуле

f_t = (1 + R₃ + R_tlgt/3),

где f_t — поправочный коэффициент на время (t ≥ 3 г.);

R₃ — зависящий от времени коэффициент, применяемый для осадки, происходящей в течение первых трех лет после строительства;

R_t — зависящий от времени коэффициент, применяемый для осадки, происходящей в течение каждого зарегистрированного цикла времени по истечении трех лет.

(8) Для статических нагрузок взятые с запасом значения R₃ и R_t равны соответственно 0,3 и 0,2. Таким образом, при t = 30 лет f_t = 1,5. Для переменных нагрузок (высокие дымовые трубы, мосты, силосные башни, турбины и т. д.) значения R₃ и R_t равны соответственно 0,7 и 0,8, в результате чего при t = 30 лет f_t = 2,5.

Примечание — Данный пример опубликован Бурландом/Burland/ и Бербриджем/Burbridge/ в 1985 г. Дополнительную информацию и примеры см. Х.3.3.