Инженерные изыскания

Для определения основных и физических характеристик грунта определяем объем образца:

Vо = Ао х h, где грунт влажность деформационный прочностной Ао = 25 смІ - площадь поперечного сечения образца грунта;

h = 20 мм (2 см) — высота ненагруженного образца грунта природной влажности

Vо = 25×2 = 50 смі.

Определяем основные характеристики грунта

с — природная плотность

где:

Мо — общая масса образца (п. 6 задания):

Мо = 98−0,48*0 = 98 г.

с = 98/50 = 1,96 [г/смі; кг/дмі; кг/л; т/мі].

W — природная влажность

где:

Mв — масса воды

Ms — масса сухого грунта (п. 7 задания)

Ms = 83 — 0,5*1 = 82,5 г

Mв = Мо — Ms = 98 — 82,5 = 15,5 г

W = 15,5/82,5 = 0,188*100% = 18,8%

сs - плотность частиц

сs = Ms/Vs

где:

Vs — объем частиц Для классификации грунта необходимо найти Ip — число пластичности

Ip = Wl - Wp

где:

Wl — влажность на границе текучести (п. 8 задания)

Wl = 32−0,28*0 = 32%

Wp — влажность на границе раскатывания (п. 9 задания)

Wp = 20 — 0,2*0 = 20%

отсюда:

Ip = 32 — 20 = 12

Если Ip? 5, то грунт относится к супесям

7 ч17, то к суглинкам

? 17, то к глине В нашем случае — к суглинкам

Из таблицы «Пособия…»:

сs для суглинок = 2,71 г./ смі

Определяем производные характеристики грунта

n — пористость

n = (1 — сd)/ сs = Vпор/ Vо где:

сd — плотность сухого грунта сd = Ms/Vо = 82,5/50 = 1,65 г./смі

n = (1 — 1,65)/2,71 = 0,391

e — коэффициент пористости

е = сs /(сd-1)= Vпор/ Vs

е = 2,71 /(1,65 — 1) = 0,642

Sr — степень влажности (доля заполнения объема пор грунта водой)

Sr = W *сs / e *сw

где:

сw — плотность воды (1,0 г/смі)

Sr = 18,8*2,71 / 0,642*1,0 = 79,06%

г — удельный вес грунта в естественном состоянии

г = с*g = 1,96*10 = 19,6 кН/ мі

г_d — удельный вес сухого грунта

г_d = с_d*g = 1,65*10 = 16,5 кН/ мі

г_s — удельный вес частиц

г_s = с_s *g = 2,71*10 = 27,1 кН/ мі

г_sв — удельный вес грунта, погруженного в воду

г_sв = (г_s — г_w) / (1+е),

где:

г_w = с_w *g= 10 кН/ мі

г_sв = (27,1-10) / 1,642 = 10,41 кН/ мі

I_L — состояние (по текучести)

I_L =(W — W_P ) / (W_L — W_P) =(W — W_P) / I_P = (18,8 — 20) / 12 = — 17,13

т.к. I_L ? 0, то грунт - твердый.

е_sl — относительная просадочность

е_sl = (h_{n, p} — h_sat,р)/ h_{n, g}

h_n,g = 19,5 — 0,04*0 = 19,5 мм (п. 3 задания)

h_n,p = 18,1 — 0,01*0 = 18,1 мм (п. 4 задания)

h_{sat, р} = 17,1 — 0,03*0 = 17,1 мм (п. 5 задания)

е_sl = (18,1 — 17,1) / 19,5 = 0,05

Если е_sl ?0,01, то грунт — просадочный

Определяем начальное просадочное давление P_SL

Среднее напряжение на грунт у_ср = УN / А_СР ? P_sl

Определяем деформационные и прочностные характеристики грунта (для определения осадок фундамента)

m_o - коэффициент сжимаемости

m_v - коэффициент относительной сжимаемости (приведенный коэффициент сжимаемости)

E_oed — модуль деформации в компрессионных условиях

E_o — модуль деформации в полевых условиях

d = 2 — 0,03*0 = 2 м (п. 10.1 задания)

у_zgo = г*d = 19,6*2 = 39,2 кПа

l₀ = с_s /с_d — 1 = 2,71/1,65 — 1 = 0,642

l₁ = l₀ — (Дh_{n, g} /h) (1+ l₀) = 0,642 — (0,5/20) (1+0,642) = 0,6

l₂ = l₀ — (Дh_{n, p} /h) (1+ l₀) = 0,642 — (1,9/20) (1+0,642) = 0,486

Дh_{n, g} = h — h_{n, g}

Дh_{n, p} = h — h_{n, p}

m_o = (l₁ — l₂) / (P₂ — P₁) = (0,6 — 0,486) / (200 — 39,2) = 0,71 кПа^-1

m_v = m_o / (1+ l₀) = 0,71 / (1 + 0,642) = 0,43 кПа^-1

E_oed = в / m_v,

где:

в — коэффициент, учитывающий невозможность расширения грунта в сторону.

в = 1 — 2н² / (1 — н);

где:

н — коэффициент Пуассона (для суглинок 0,35)

т. о.

в = 1 — 2*0,35² / (1 — 0,35) = 0,623

тогда:

E_oed = в / m_v = 0,623 / 0,43 = 1449 кПа

Определяем E_o

E_o = m_к * E_oed,

где: m_к - коэффициент перехода от лабораторных условий к полевым (табл. 22 «Пособия…»), либо

m_к = 2,72 / l₀ = 4,237

E_o = m_к * E_oed = 4,237*1449 = 6,1 мПа

Вывод:

если E_o ? 5, грунт сильносжимаемый

E_o — 5 ч 50, грунт среднесжимаемый

E_o ? 50, грунт несжимаемый (малосжимаемый)

т.е. чем E_o больше, тем осадка меньше.

1. Конспект лекций — Петраков А. А., Яркин В. В., Таран Р. А., Казачек Т. В. Механика грунтов. Макеевка: ДонНАСА, 2004

2. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений. НИИОСП им. Герсеванова, 1986