Основания и фундаменты. Инженерно-геологические условия площадки. Свойства грунтов

5.1.2  Определение слабого подстилающего слоя

Проверку наличия слабого подстилающего слоя толщи грунтов проводят путем сравнения расчетного сопротивления R грунтов в местах смены слоев. Расчетное сопротивление R определяется в соответствии с [22]  для каждого слоя грунта при ширине подошвы условного фундамента b = 1,0 м и глубине заложения, принимаемой в соответствии с геологическим разрезом в местах смены слоев, т.е. условный фундамент ставится на границу слоев и расчетное сопротивление определяется дважды, первый раз с характеристиками верхнего слоя грунта, в во второй – с характеристиками нижнего слоя грунта.

R=(g_c1·g_c2)/k·(M_g·k_z·b·g_п+M_q·d₁·g_п'+(M_q-1)·d_b·g_п'+M_c·c_п) , где  g_с1 и  g_с2 - коэффициенты  условий  работы, принимаемые по  таблице 3[22];

k - коэффициент, принимаемый равным единице, если прочностные характеристики грунта определены непосредственными испытаниями, и k=1,1, если они приняты по таблицам приложения 1[22].

В  данном  случае  все  эти  коэффициенты  равны  единице.

M_g, M_q, M_c - коэффициенты, принимаемые по таблице 4[22];

b - ширина подошвы фундамента, м;

g_п - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, т/м³;

k_z - коэффициент, при b<10 м принимаемый равным единице;

g_п' - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы, т/м³;

с_п - расчетное значение удельного сцепления грунта, непосредственно залегающего под подошвой фундамента;

d₁ - глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки, м;

d_b - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м.

Необходимые данные для скважины №1:

g₁=1,92 т/м³           М_g1=0,375

j₁=16,5º              М_q1=2,5

c₁=4,56 т/м²            М_с1=5,07

g₂=1,76 т/м³            М_g2=0,336     

j₂=15,4º                     М_q2=2,352

с₂=3,82 т/м²             М_с2=4,9

g₃=1,78 т/м³            М _g3=0,16

j₃=9º                   М_q3=1,64

c₃=3,05 т/м²        М _с3=4,05

g₄=1,85 т/м³            М _g4=0,43

j₄=18º                 М_q4=2,73

c₄=5,05 т/м²            М _с4=5,31

g₅=1,75 т/м³            М _g5=0,98

j₅=28º                 М_q5=4,93

c₅=0,3 т/м²               М _с5=7,4

Рисунок 5.4 – Схема расположения грунтов в скважине № 1

Для первого рассматриваемого слоя формула расчетного сопротивления примет вид:

R₁=M_g1·g₂+M_q1·h₁·g₁+M_c1·c₁,

R₁=0,375·1,76+2,5·1,7·1,92+5,07·4,56 =32,142 т/м²

Для второго рассматриваемого слоя ниже границы смены 1 и 2 слоев формула расчетного сопротивления будет иметь вид:

R₂=M_g2·g₂+M_q2·h₁·g₁+M_c2·c₂,

R₂=0,336·1,76+2,352·1,7·1,92+4,9·3,82 =26,888 т/м²

Для второго рассматриваемого слоя выше границы смены 2 и 3 слоев формула расчетного сопротивления примет вид:

R₃=M_g2·g₃+M_q2·(h₁+h₂)·(g₁h₁+g₂h₂)/(h₁ + h₂)+M_c2·c₂,

R₃=0,336·1,78+2,352·(1,7+1,7)·(1,92·1,7+1,76·1,7)/(1,7+1,7)+4,9·3,82 =33,932 т/м²

Для третьего рассматриваемого слоя ниже границы смены 2 и 3 слоев формула расчетного сопротивления примет вид:

R₄=M_g3·g₃+M_q3·(g₁h₁+g₂h₂)+ M_c3·c₃,

R₄=0,16·1,78+1,64·(1,92·1,7+1,76·1,7)+4,05·3,05=23,10 т/м²

Для третьего рассматриваемого слоя выше границы смены 3 и 5 слоев формула расчетного сопротивления примет вид:

R₅=M_g3·g₅+M_q3·(h₁+h₂+h₃)·(g₁h₁+g₂h₂+g₃h₃)/(h₁+h₂+h₃)+M_c3·c₃,

R₅=0,16·1,75+1,64·(1,92·1,7+1,76·1,7+1,78·0,6)+ 4,05·3,05=24,846 т/м²

Для пятого рассматриваемого слоя ниже границы смены 3 и 5 слоев формула расчетного сопротивления примет вид:

R₆=M_g5·g₅+M_q5·(g₁h₁+g₂h₂+g₃h₃)+M_c5·c₅,

R₆=0,98·1,75+4,93·(1,92·1,7+1,76·1,7+1,78·0,6)+7,4·0,3=40,042 т/м²

Для пятого рассматриваемого слоя выше границы смены 5 и 4 слоев формула расчетного сопротивления примет вид:

R₇= M_g5·g₄+M_q5·(h₁+h₂+h₃+h₅)·(g₁h₁+g₂h₂+g₃h₃+g₅h₅)/(h₁+h₂+h₃+h₅)+M_c5·c₅,

R₇=0,98·1,85+4,93·(1,92·1,7+1,76·1,7+1,78·0,6+1,75·3,2)+7,4·0,3=67,748 т/м²

Для четвертого рассматриваемого слоя ниже границы смены 5 и 4 слоев формула расчетного сопротивления примет вид:

R₈= M_g4·g₄+M_q4·(h₁+h₂+h₃+h₅)·(g₁h₁+g₂h₂+g₃h₃+g₅h₅)/(h₁+h₂+h₃+h₅)+M_c4·c₄,

R₈=0,43·1,85+2,73·(1,92·1,7+1,76·1,7+1,78·0,6+1,75·3,2)+5,31·5,05=63,159 т/м²

Вывод: в результате сравнения полученных значений расчетного сопротивления R на границах слоев было выяснено, что грунт 2 слоя является слабым подстилающим слоем по отношению к грунту 1 слоя, грунт 3 слоя является слабым подстилающим слоем по отношению к грунту 2 слоя, грунт 5 слоя не является слабым подстилающим слоем по отношению к грунту 3 слоя и грунт 4 слоя является слабым подстилающим слоем по отношению к грунту 5 слоя. 

5.1.3 Климатические особенности района строительства

Нормативную глубину сезонного промерзания грунтов d_fn принимают по данным многолетних наблюдений (не менее 10 лет), при отсутствии таких данных d_fn принимают для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, по формуле [22]:

, где d₀ – величина, принимаемая для глин 0,23 м,

M_t – безразмерный коэффициент, равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе [16].

M_t = (-14,4-12,9-6,7-5,7-11,8)=-51,5 ⁰С

м.

Расчетная глубина сезонного промерзания d_f определяется по формуле:

, где  k_h – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, определяется согласно [22].

м.

Глубина заложения наружных фундаментов отапливаемых и неотапливаемых сооружений по условию недопущения действия сил морозного пучения (нормальных сил) принимается с учетом табл. 2 [22] не менее значений, равных 0,5d_f.

5.1.4 Общая оценка строительной площадки

Строительная площадка расположена в г. Киров, размер площадки 70×45 м, ориентирована длинной стороной с юго-запада на северо-восток, абсолютные отметки рельефа 144,38-147,94 м, уклон рельефа спокойный (<10%). На площадке пробурено 8 скважин. При бурении были вскрыты следующие грунты:

- Почвенно-растительный слой, мощностью 0,2-0,3 м. Отметка поверхности max = 147,94 м; отметка поверхности min = 144,38 м. Слой не может служить естественным основанием, перед строительством срезается и складируется.

- Глина коричневая тугопластичная-полутвердая, слабопористая. Содержание тонких частиц достигает 30-38%. Мощность ИГЭ 1,7-4,6 м. Водоносного горизонта в пределах слоя не наблюдается. Может использоваться в качестве естественного основания.

- Глина серая тугопластичная-полутвердая со щебнем известняка