Основы механики грунтов. Общие физические свойства грунтов. Основные определения и понятия, физические свойства грунтов. Задачи и методы механики грунтов

Свайные фундаменты – фундаменты, закладывающиеся на значительную глубину (до 40 м) и передающие нагрузку от сооружения на основание за счет трения грунта по боковой поверхности сваи.

 

Основные определения

Фундамент – это подземная часть сооружения, передающая нагрузку от выше лежащих конструкций на грунты оснований.

Основание – напластование грунтов, воспринимающее нагрузку от фундамента.

Подошва фундамента (1) – это нижняя плоскость фундамента, соприкасающаяся с основанием.

Обрез фундамента (2) – верхняя плоскость фундамента, на которую опирается выше лежащая конструкция.

Глубина заложения d  - расстояние от спланированной отметки до подошвы фундамента.

Ширина фундамента b - минимальный размер подошвы фундамента.

Длина фундамента l – максимальный размер подошвы фундамента.

Высота фундамента h – расстояние от подошвы до обреза.

Слой грунта, на который опирается непосредственно фундамент называется несущим. Все ниже лежащие пласты называются подстилающими.

При возведении сооружения необходимо:

1.  Определить, к какому виду относится грунт (к надежным или слабым).

Надежные грунты – это грунты, обеспечивающие устойчивость сооружения на весь срок эксплуатации ( Е > 5 МПа, Sr < 0,8).

Слабые грунты – это грунты, которые не могут обеспечивать устойчивость сооружения на весь срок эксплуатации.

При этом учитывается три схемы напластования:

I. Начиная с поверхности залегают на большую глубину надежные грунты.

 

II. С поверхности залегания просматриваются слабые грунты, затем надежные.

 

III. С поверхности залегания – надежные грунты затем слабые и снова надежные.

 

К надежным грунтам относятся грунты с модулем деформации Е > 5 МПа, коэффициентом водонасыщения Sr < 0,8, который характеризует степень заполнения пор грунта водой. Изменяется от 0 до 1.

В общем случае, по ГОСТ 25100-95  все грунты делят на два класса по характеру связей между грунтовыми частицами:

а) Грунты с жесткими структурными связями (класс скальных грунтов). Например: гранит, габбро, брекчия, конгломерат.

По сопротивлению сжатия эти грунты подразделяют:

1) очень прочные R_cж > 120 МПа;

2) прочные    50 < R_cж < 120 МПа;

3) средней прочности  15 < R_cж < 50 МПа;

4) малопрочные  5 < R_cж < 15 МПа;

5) пониженной прочности  3 < R_cж < 5 МПа;

6) низкой прочности 1 < R_cж < 3 МПа;

7) весьма низкой прочности  R_cж < 1 МПа.

б) Грунты без жестких структурных связей (класс нескальных грунтов). Например: песок, глина, суглинок, супесь.

Эти грунты подразделяют таким образом:

1) осадочные несцементированные:

- по гранулометрическому составу;

- по коэффициенту водонасыщения;

- по коэффициенту пористости;

- по степени неоднородности;

- по содержанию органического вещества;

- по температуре.

2) Глинистые грунты:

- по числу пластичности;

- по показателю текучести;

- по набуханию;

- по степени засоленности;

- по температуре.

Некоторые характеристики песчаных грунтов.

По коэффициенту водонасыщения S_r  песчаные грунты классифицируют следующим образом:

1.  Если S_r < 0,5 – грунт малой степени водонасыщения;

2.  Если 0,5 < S_r ≤  0,8 – грунт средней степени водонасыщения;

3.  Если 0,8 < S_r  ≤  1 – грунт  водонасыщенный.

В зависимости от степени плотности  J_d  песчаные грунты подразделяют:

1. Если J_d = 0 ÷ 0,33 – рыхлое сложение грунта;

2. Если J_d = 0,33 ÷ 0,66 – средней плотности грунт;

3. Если J_d = 0,66 ÷ 1,0 – плотное сложение грунта.

Некоторые характеристики глинистых грунтов.

К связным грунтам относят глину, суглинок, супесь. Наименование связных грунтов определяют по числу пластичности.

Числом пластичности  J_p называется разность между границей текучести W_L и границей раскатывания W_p:

J_p = W_L - W_p.

 

Показатель текучести рассчитывается по формуле:

J_L = (W- W_p )/( W_L - W_p).

Границей текучести W_L (пределом текучести) называется влажность, при которой грунт из пластичного состояния переходит в текучее. Определяют экспериментально, с помощью балансирного конуса.

 

Границей раскатывания W_p (пределом пластичности) называется влажность, при которой грунт из твердого состояния переходит в пластичное.

Способность связных грунтов выдерживать нагрузку от фундамента под опору зависит от их консистенции.

Консистенция – состояние связного грунта, зависящее от содержания влаги в грунте.

Показатель консистенции можно определить по показателю текучести: