1. Физические характеристики грунтов и методы их определения (лабораторные и полевые)

В процессе инж.-геологических изысканий из шурфов и скважин отбирают образцы грунта и экспериментально определяют 3 основные характеристики:

• влажность;

• плотность;

• плотность частиц грунта.

Рассмотрим выделенный из грунта образец объемом V=1 см³:

Мысленно разделим его на 2 части: 1-я часть, занятая твердыми частицами, объемом Vs, и 2-я, занятая порами, расположенными м/у этими частицами, объемом равным Vпор. Пространство, занятое порами можно разделить т.ж. на 2 части, одна из кот-х занята водой, объемом Vw, а другая воздухом. Масса твердых частиц в объеме Vо равна ms, а масса воды – mw.

Природная весовая влажность грунта (W) – отношение массы воды, содержащейся в порах грунта, к массе грунтового скелета: , %.

Определяется взвешиванием образца грунта естественной влажности до и после высушивания (до постоянной массы) при температуре 105 ⁰С.

Плотность грунта (ρ) – отношение массы образца грунта к его объему: , г/см³.

Зависит от минералогического состава, пористости и влажности (ρ=1,4…2,2 т/м³).

Методы определения плотности грунта:

• метод режущего кольца – применяется для связных грунтов, легко поддающихся резке, а т.ж. песчаных грунтов ненарушенного сложения и естественной влажности;

• метод взвешивания в воде – для связных грунтов, трудно поддающихся резке.

Плотность частиц грунта (ρ_s) – отношение массы частиц грунта к объему, занимаемому этими частицами: , т/м³. (ρ_s=2,4…2,8 т/м³).

Определяется с помощью мерных сосудов (пикнометров), емкостью не менее 100 см³ (пикнометрический метод).

В расчетах чаще всего используются не значения ρ и ρ_s, а  и _s – соответственно удельный вес грунта и удельный вес частиц грунта.

, кН/м³; , кН/м³ (g=9,81 м/с²).

4. Методы определения несущей способности свай.

Несущая способность сваи-стойки зависит от прочности грунта под ее нижним концом и определяется по первой группе предельных состояний по формуле

где yc — коэффициент условий работы, принимаемый равным 1; R — расчет­ное сопротивление крупнообломочного грунта или скальной породы под ниж­ним концом сваи; А — площадь поперечного сечения сваи у нижнего конца.

Несущая способность свай трения опре­деляется как сумма двух слагаемых — сопротивления грунта под их нижним концом давлению и сопротивления грунта сдви­гу по их боковой поверхности:

где у_с — коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1; y сR ^и Yсf — коэффициенты условий работы грунта соответственно под ниж­ним концом и по боковой поверхности сваи, зависящие от способа ее погру­жения ; R — расчетное сопротивление грунта под нижним кон­цом сваи, определяемое по табл.; А — площадь опирания сваи на грунт; ц — периметр поперечного сечения сваи; fi — расчетное сопротивление сдвигу боковой поверхности сваи по i-му слою грунта, определяемое по табл.; hi — толщина i-ro слоя грунта в пределах длины сваи.

Глубины погружения сваи и залегания отдельных слоев z для определения значений R и fi принимают от природного рельефа при срезке, подсыпке или намыве слоя толщиной не более 3 м или от условной отметки, расположенной соответ­ственно на 3 м выше уровня срезки или на 3 м ниже уровня подсыпки.

При промежуточных значениях z для определения R и fi по табл. применяют интерполяцию. Толщину слоев при членении толщи грунтов для опре­деления fi принимают не более 2 м.

Для приложения нагрузки на сваю на некотором расстоянии от нее забивают или ввинчивают инвентарные анкерные сваи (3), на них закрепляют упорную балку (2).

Между балкой и головой испытываемой сваи помещают домкрат (1) и, после «отдыха», передают на сваю нагрузку, обычно ступенями.

Определение несущей способности по результатам статического зондирования

Этот метод позволяет оценить сопротивление грунта погружению сваи как под нижним ее концом, так и по ее боковой поверхности.

Для зондирования применяют 3 установки:

1- у которой зондировочный конус переходит в штангу - трение по грунту развивается по всей ее длине;

2,3- трение по грунту развивается только в нижней части штанги.

Удельное сопротивление грунта под нижним концом сваи определяется:

,где - переходной коэф-т от сопротивления грунта под зондом при его погружении к сопротивлению грунта под забивной сваей после «отдыха»;- среднее значение сопротивления грунта под наконечником зонда.

,где - число точек зондирования;- коэф-т безопасности по грунту;

- предельное сопротивление сваи.

5. Порядок расчета свайных фундаментов.

Расчет свайных фундаментов и их оснований производят по 2 группам предельных состояний.

Расчет по несущей способности грунтов закл. в выполнении условия

N – расчетная нагрузка, кН, Fd – несущая способность сваи,- коэф надежности

Расчет свайных фундаментов по предельному состоянию второй группы (деформациям) при действии вертикальных нагрузок производят из условия s<s_u

Центрально нагруженный:

число свай

Расстояние между осями свай – а=3d, а расстояние от крайнего ряда до ростверка – d

Определяем нагрузку, приходящуюся на каждую сваю

Размещение свай в плане: -однорядное, если 3d<a<6d; - двухрядное шахматное если n<2 и 1.5d<a<3d , расстояние между сваями опред: ; - двухрядное еслиm>2 и a=1.5d Расстояние между рядами с_р=3d

Ширина ростверка ленточного свайного фундамента

Внецентренно нагруженный:

Определение фактического давления на голову сваи.

Определим фактическую нагрузку на голову сваи:

где - расчетная нагрузка на сваю;- соответственно вес ростверка, грунта и стеновых блоков;

- количество свай,

где - расстояние между осями свай,(здесьd – сторона сечения сваи);

- ширина ростверка;- глубина заложения ростверка;

- осредненное значение материала ростверка и грунта на его уступах;

- коэффициент надежности по нагрузке, ;

- количество свай. Расчетная нагрузка на сваю должна быть меньше ее несущей способности в пределах 10%, т.е. ().