II. Призначення можливих (прийнятних в даних інженерно-геологічних умовах) варіантів основ фундаментів

Можливі варіанти основ фундаментів для заданих майданчиків призначаються в безпосередній залежності від фізико-механичних і регіональних характеристик ґрунтів будівельного майданчику, які обчислюються за початковими даними.

2.1. Аналіз інженерно-геологічних умов майданчику

По заданому геологічному перерізу майданчику для кожного шару ґрунту визначається:

А. Глинисті ґрунти:

- число пластичності

- показник текучості

- коефіцієнт пористості

- ступінь водонасичення

- вологість водонасиченого ґрунту

- кут внутрішнього тертя φº по табл. №2 (додаток I СНиП 2.02.01.85) або за даними досліджень;

- питоме зчеплення С (кПа) по табл. №2 (додаток I СНиП 2.02.01.83) або за даними досліджень;

- модуль деформації Е (кПа) по табл. №3 (додаток I СНиП 2.02.01.83) або за даними досліджень;

- кут внутрішнього тертя водонасиченого ґрунту φº_sat (по таблиці №2) або за даними досліджень;

- питоме зчеплення водонасиченого ґрунту С_sat (кПа) (по таблиці №2) або за даними досліджень;

- модуль деформації водонасиченого ґрунту Еsat (МПа) (по табл. 3 СНиП 2.02.01.83) або по даним досліджень;

- коефіцієнт фільтрації ґрунту k_ф (м/сут) за даними досліджень.

Регіональні характеристики:

• відносна просадковість ε_sl (за даними досліджень);

• початковий просадковий тиск Р_sl (за даними досліджень);

• відносна набряклість ε_sw (за даними досліджень);

• відносна усадка ε_sh (за даними досліджень);

• тиск набрякання Р_sw (за даними досліджень);

• структурна міцність;

• відносне суфозійне стиснення засолених ґрунтів ε_sf;

• вміст органічних речовин J_от в біогенних ґрунтах;

• ступінь розкладання органічної речовини D_pd в торфах;

• структурну міцність мулистих ґрунтів P_от;

• інші показники, залежно від регіональних особливостей.

Б. Піщані ґрунти:

• коефіцієнт пористості ;

• ступінь водонасичення ;

• вологість водонасиченого ґрунту ;

• кут внутрішнього тертя φº/φº_sat по таблиці №1 (додаток I СНиП 2.02.01.83*) або за даними лабораторних визначень;

• питоме зчеплення C/C_sat (кПа) по таблиці №1 (додаток I СНиП 2.02.01.83) або за даними польових або лабораторних визначень дослідницької організації;

• модуль деформації E/E_sat (МПа) по таблиці №1 (додаток I СНиП 2.02.01.83) або за даними польових або лабораторних визначень дослідницької організації;

• коефіцієнт фільтрації ґрунту k_ф (м/сут) (за дослідними даними дослідницької організації);

• регіональні характеристики піщаних ґрунтів, виділені;

• дослідницькою організацією.

Результати обчислень фізико-механічних і регіональних характеристик ґрунтів записуються в зведену таблицю.

Зведена таблиця фізико-механичних і регіональних характеристик ґрунтів:

№ п/п

Найменування

ρs

ρ

W

ρd

e

Wl

Wp

Ip

Il

Sr

Wsat

Il sat

С

Csat

φ

φsat

E

Esat

εsl при P

Psl

ε

ε

Psl

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

1

2

3

2.2. Призначення прийнятних варіантів для майданчиків, складених просадковими ґрунтами

Варіанти основ на майданчиках, складених просадковими ґрунтами, призначаються з умови дотримання вимог нормативних документів, СНиП 2.02.01.83 по розрахунку основ по II групі граничних станів - по деформаціям, тобто повинно бути дотримано умову: (2.2.1)

де S_p - деформація (осідання) основи від навантаження фундаменту; S_sl - просадка основи при замочуванні просадкової товщі водою під діючим навантаженням від фундаменту; S_u - граничне осідання основ і фундаментів для даної будівлі або споруди.

Осідання основи S_p - від навантаження фундаменту визначається залежно від розрахункової схеми основи по формулі: (2.2.2)

для схеми лінійно-деформованого напівпростору:

(2.2.3)

де: β - безрозмірний коефіцієнт, рівний 0,8; σ_zpi - середнє значення додаткової вертикальної нормальної напруги в і-том шарі ґрунту, рівне напівсумі вказаних напруг у верхній (z_i-1) і нижній (z_i) границях елементарного шару по вертикалі, що проходить через центр фундаменту; h_i - товщина і-того шару ґрунту; Е_і - модуль деформації і-того шару ґрунту; n - число шарів, на які розбита товща основи, що стискається; р - середній тиск під підошвою фундаменту; b - ширина прямокутного або діаметр круглого фундаменту; k_с, k_m - коефіцієнти, що приймаються по табл. СНиП 2.02.01.83.; n' - число шарів, що розрізняються по стисливості в межах розрахункової товщини шару, що лінійно-деформується, визначуване по формулі: (2.2.4)

k_i і k_i-1 - коефіцієнти, визначені по табл. СНиП 2.02.01.83 залежно від фундаменту і відносної глибини, на якій розташована підошва покрівлі і-го геологічного шару. Н_о - приймається рівним: для основ складених глинистими ґрунтами - 9м, піщаними ґрунтами - 6м; ψ - приймається рівним 0,15 для основ, складених глинистими ґрунтами і 0,1 - піщаними ґрунтами; k_р - коефіцієнт, що приймається рівним 0,8 - при тиску під підошвою Р = 100 кПа і рівним 1,2 - при тиску під підошвою Р = 500 кПа, а проміжні значення приймаються по інтерполяції.

Просадка основи S_sl - від сумарного навантаження σ_zgi + σ_zpi -

визначається по формулі: (2.2.5)

де ε_sl,і - відносна просадковість шару ґрунту, приймається за даними досліджень (зведена таблиця); h_i - товщина шару просадкового ґрунту; k_sl,і - коефіцієнт умов роботи основи, який, обчислюється за формулою:

(2.2.6)

при ширині фундаменту b 3 м; k_sl,і = 1 при ширині фундаменту b 1,2 м.

де Р - середній тиск під підошвою фундаменту (кПа); P_sl,і - початковий просадковий тиск шару ґрунту, приймається за даними досліджень (зведена таблиця); Р_о - тиск рівний 100 кПа.

При виконанні умови (2.2.1) не потрібно призначати додаткові заходи, що знижують деформації основ. При невиконанні даної умови (2.2.1) необхідно призначити додаткові протипросадкові заходи, що знижують величину S_sl до значень які задовільняють умові (2.2.1) з урахуванням, що попередні розміри підошви фундаменту і осадка основи S_р обчислювалися за характеристиками водонасиченого ґрунту (C_sat, φ_sat, E_sat, R_sat). Додаткові протипросадкові заходи, що призначаються, формують варіанти основ, що забезпечують умову (2.2.1).

При визначенні можливих варіантів штучного поліпшення фізико-механичних і регіональних характеристик ґрунтів будівельного майданчику, складеного просадковими ґрунтами необхідно за наявними регіональними характеристиками ґрунтів визначити:

1) Тип ґрунтових умов по просадковості даного майданчику;

2) Ставлення виділеного будівельного майданчику до підтоплення; (потенційно підтоплювані і потенційно не підтоплювані);

3) Тип підтоплення будівельного майданчику залежно від природних умов і розміщенню підприємств по кількості споживаної води в м³/сутки на 1 га займаної площі.

Тип ґрунтових умов по просадковості визначається вишукувальною організацією дослідним шляхом (замочуючи майданчик на всю потужність просадкової товщі) або визначається обчисленням просадки просадкової товщі від навантаження власної ваги ґрунту по формулі:

де ε_sl,q - відносна просадковість шару ґрунту при тиску рівному природному;

h_i - потужність просадкового шару ґрунту з ε_sl,q 0,01; k_sl,q - коефіцієнт умов роботи ґрунтів просадкової товщі, для навантаження відповідно природному тиску k_sl,q приймається рівним 1.

Згідно СНиП 2.02.01.83 при S_sl,q 5см - майданчик відноситься до I типу ґрунтових умов по просадковості, при S_sl,q > 5см - до II типу.

Якщо в межах просадкової товщі відсутній шар (прошарок) ґрунту у вигляді відносного водоупору і вся просадкова товща підстилається елювіально-делювіальними піщаними ґрунтами з високим коефіцієнтом фільтрації і можливим розвантаженням підземних вод, то подібна територія і будівельний майданчик на ній відносяться до потенційно-непідтоплюваного.

Якщо в межах просадкової товщі заданого будівельного майданчика розташовується шар (або прошарок) ґрунту, який класифікується як відносний водоупор або просадкова товща підстилається глинистими непросадковими ґрунтами, що служать водоупором, то даний будівельний майданчик відноситься до потенційно підтоплюваного.

Залежно від природних умов (просадкова товща котра підстиляється водоупором відноситься до першої схеми природних умов) і технологічної особливості проектуємого об'єкту по кількості споживаної води, визначається тип підтоплювання території і дається прогноз підйому рівня підземних вод на перспективу 10-15-20-25 років і разом з цим прогноз просадкових деформацій, що також є важливим чинником при призначенні варіантів основ фундаментів проектуэмих будівель і споруд.

Варіант 1