1.Прочностные характеристики грунтов, способы их определения в лабораторных и полевых условиях. Основные закономерности.

Виды испытаний прочностных характеристик грунтов:

1. Испытания на сдвиговом приборе – при прямом плоскостном срезе цилиндрического образца грунта выполняется в лабораторных условиях.

2. Испытания в приборе трехосного сжатия (стабилометре). Методика проведения испытаний с наибольшей полнотой отражает работу грунта в основании. При загружении грунта в приборе создается трехосное напряженное состояние с измерением каждого компонента напряжения. Конструкция прибора позволяет определить: нейтральное или поровое давление по манометру, продольную и поперечную деформацию образца, изменение объема образца по валюмометру.

Помимо прочностных характеристик на этом приборе можно определить деформационные характеристики (коэффициент Пуассона, модуль деформации).

3. Испытания при одноосном сжатии. Проводятся для тугопластичных и твердых глин, которые хорошо сохраняют форму после обработки образцов. Образцы изготавливают в форме цилиндра с соотношением размеров h=(1,5 – 2,0) d. Разрушение образцов будет происходить как у хрупких материалов по плоскости, где касательные напряжения достигают предельного сопротивления сдвигу. Угол наклона этой плоскости стремится к 45 градусов.

4. Лопастные испытания – проводятся в полевых условиях для грунтов, из которых трудно отбирать образцы без нарушения природного строения (торф, илы, глинистые водонасыщенные грунты). Для испытания откапывается небольшой шурф, в грунт вдавливается крестовина прибора и фиксируется крутящий момент, при котором происходит срез грунта лопастью по цилиндрической поверхности. Результаты испытаний используются для расчета угла внутреннего трения и сцепления.

5. Метод шарикового штампа. Применяется для определения сцепления для связных грунтов (глинистых) и вязких (льдистых, вечномерзлых). Испытания состоят во вдавливании в исследуемый грунт сферического штампа постоянной нагрузкой Р и измерении во времени осадки S. Расчетное сопротивление вычисляется по формуле:

, где В – диаметр штампа.

6. Испытания на сдвиг в шурфах. Применяются в основном для крупнообломочных грунтов, из которых невозможно отобрать для лабораторных испытаний. Эти испытания аналогичны испытаниям в сдвиговом приборе.

2.Расчетное сопротивление грунта, его физический смысл и возможность превышения.

СНиПом допускается при проектирований оснований фундаментов для предварительных расчетов, а также для назначения характеристик грунта, входящих в расчеты оснований и фундаментов зданий и сооружений II-IY классов, принимать значения сцепления, углов внутреннего трения и модулей деформаций по таблицам. Пользуясь этими данными, по формулам вычисляют нормативное сопротивление грунта R^Н. В таблицах СНиП значения характеристик грунта даются нормативные и расчетные. Нормативные значения используются при расчетах деформаций оснований, расчетные – в расчетах оснований по устойчивости.

В СНиП 2.02.01-83 расчетное сопротивление грунта вычисляется по формуле (7):

, где

- коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 3 СНиП 2.02.01-83;

- коэффициент, зависящий от вида грунта;

- коэффициент, зависящий от жесткости конструктивной схемы здания;

к – коэффициент, принимаемый равным: к = 1, если прочностные характеристики грунта ( и с) определены непосредственными испытаниями, и к = 1,1, если они приняты по табл. 1-3 рекомендуемого приложения 1;

- коэффициенты, принимаемые по табл. 4 в зависимости от ;

b – ширина подошвы фундамента, м.;

-коэффициент, принимаемый равным: при b<10 м - = 1, приb > 10 м - = (здесь = 8 м);

- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, а при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды;

- то же, залегающих выше подошвы фундамента;

- глубина заложения фундаментов безподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала;

, где

- толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала;

- толщина конструкции пола подвала, м;

- расчетное значение удельного веса материала пола подвала;

- глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м. (для сооружений с подвалом шириной м. и глубиной > 2 м. принимаетсям., при ширине подвалаB>20 м. .

Расчетное сопротивление грунта допускается определять по этой формуле при любой форме фундаментов в плане. Если подошва фундаментов имеют форму круга или правильного многоугольника площадью А, принимается .