Какие характеристики грунтов необходимы для определения осадок фундаментов
Обновлено: 18.05.2024
Осадка фундамента: особенности оснований и виды нагрузок
При всех предупредительных информационных посылах, о том, что фундамент является не просто несущей конструкцией, а и гарантией устойчивости здания, все равно находятся желающие максимально сэкономить даже на этом элементе. Они забывают о том, что грунт сам по себе неоднороден, достаточно подвижен и очень бурно реагирует на грунтовые воды и подтопления, проявляя свое «нетерпение» явлениями пучинистости.
Расчеты и их последствия. Расчеты и их последствия.Несколько слов о фундаментах и видах нагрузок
На каждый фундамент расчет обязателен. На каждый фундамент расчет обязателен.Просматривая информацию о поведении грунта под различными фундаментами, бросается в глаза, что расчетная составляющая не может базироваться только на виде фундамента или только на виде почвы, в расчет берется также общая нагрузка на фундамент и поведение различных почв под воздействием этих нагрузок.
Для наглядности и понятности приведем несколько сравнительных классификаций.
Итак, фундамент может быть:
- Несущий. Здесь комментарии излишни, несущий, значит, ответственен за все строение. Ярким примером является ленточный фундамент;
- Комбинированный – в данном случае к функции опоры добавлена и сейсмозащита. Как правило, это лента + сваи;
- Неглубокого заложения. А именно выше глубины промерзания; такие фундаменты характерны для нетяжелых строений, времянок и отдельно стоящих построек типа бани, гаража и сараев;
- Глубокого заложения. Полноценный фундамент, как ленточный, так и сборной из плит, кирпича либо камня, размещении ниже уровня промерзания и может выдерживать нагрузку нескольких уровней или этажей;
- Специальные. Плавающие, или качающиеся фундаменты – как правило, экспериментальные в строительстве частных домов не используются.
В зависимости от характеристик слоев почвы и нагрузки на них происходят следующие явления, которые получили название фаз:
- Фаза, при которой происходят равнонаправленные упругие деформации, при этом векторы распределения нагрузок и их сила одинаковы;
- Комбинированная фаза, при которой начинают происходить местные сдвиги, которые перераспределяют силу воздействия на почву и ее слои;
- Фаза сдвигов и начала уплотнения боковых карманов, хотя ее-то можно назвать не началом, а логическим продолжением предыдущего этапа. Просто в данном случае эти карманы заявляют о себе как вполне самостоятельные структуры, способные влиять на расчетные величины;
- Этап (или фаза) выпора. На этом этапе грунт под опорами уплотняется настолько, что и сам оказывает выраженное давление на глубжележащие слои. Это фаза образования ядра бокового уплотнения;
- И наконец, завершающим этапом в этой градации является преобладание бокового уплотнения. В данном случае создается уплотненная зона в несколько раз превышающая фундамент, которая также оказывает свое воздействие на нижележащий грунт.
Практическое применение
Графический вид полезных расчетов. Графический вид полезных расчетов.Теория без практики мертва, поэтому любая инструкция будет полезна только в случае применения всего этого на практике. Так вот о ней родимой, о практике – последние две фазы характерны для многоэтажных домов со свайной системой фундамента и комбинированной (сваи + железобетонные блоки).
Поэтому в данном материале практическое применение этого материала не отображается. Остаются первые три фазы, которые могут быть полезны в практическом смысле, так как они позволяют вычислить необходимую площадь закладываемого фундамента.
Итак, эта величина должна быть больше произведения:
- Коэффициента надежности равного 1.2 и определенного экспериментальными и расчетными путями;
- Расчетной нагрузки в кг. В данном случае учитывается не только вес стен, перекрытий, крыши, но даже прогнозируемого слоя снега на крыше;
- Расчетного сопротивления грунта глубиной до 2 метров, которое есть в специальных таблицах.
К сведению!
При проведении расчетных работ обратите внимание на то, что один и тот же материал, имеющий разные плотности и разные степени влажности (сухой, мокрый), имеет и разную величину сопротивления.
Этот показатель будет актуален для районов с высоким уровнем грунтовых вод.
- Полученное произведение необходимо разделить на так называемый коэффициент условий работы, который также находится из таблиц и составляет для глины – 1.0 – 1.2;
- Для песка – 1.2 – 1.4. Разница в коэффициентах зависит от вида породы.
Еще немного теории
Фото ошибки в расчетах строения фундамента. Фото ошибки в расчетах строения фундамента.Ошибки в расчетах могут привести к различным аварийным явлениям – осадкам фундамента, которые требуют немедленного реагирования. Но существуют и естественные осадки.
Осадка основания фундамента вполне физическое явление, на которое также производятся поправки, при калькуляции фундаментов жилых зданий. Об этом немного подробнее.
А начнем с разрушительных явлений:
- Прогибы и выгибы фундамента. Это явление, которое возникает вследствие неравномерности осадки основания. Неравномерная нагрузка, при котором дуга растяжения в первом случае будет находиться у фундамента (прогиб), во втором случае у кровли (выгиб);
- Сдвиг. Это движение фундамента в вертикальной плоскости за счет различных явлений, чаще сейсмического характера;
- Крен. Практически вариант Пизанской башни, при этом многоэтажная конструкция отклоняется в сторону всей массой. Характерен для многоэтажных строений. Крен опасен падением и разрушением всего здания;
- Перекос – проваливание одной из основ фундамента, в результате чего возникает смещение вниз всей конструкции длинного здания. Яркий пример этого явления осадка свайного фундамента подмытого водой в результате ошибок в проектировании сливов или других причин;
- Горизонтальные смещения и закручивание. Достаточно редкие виды деформаций чаще связанные с сейсмическими и геофизическими явлениями.
Причины неравномерных, аварийных осадок следующие:
- Основания по своей структуре неоднородны, что не было учтено при постройке дома;
- Переизбыток влаги в почве, это явление опасно не только для родного, но и для насыпного грунта;
- Ошибка в расчетах, которая привела к различным нагрузкам на основание. Обычно это происходит при фактическом смещении нагрузок на центр фундамента, вместо равномерного его распределения по всему периметру;
- Долгострой и ошибки в технике кладки материала . Это явление может привести к неравномерным нагрузкам на фундамент, когда одна часть дома построена, а другая еще на уровне нескольких слоев;
- Явление, которое получило название суффозия. Это перемещение частиц грунта потоками воды: явление характерное для зон затопления и высокого стояния грунтовых вод;
- Ошибки в возведении самого фундамента, когда с целью экономии материала в раствор закладывается материал склонный к гниению (дерево, корни, палки и прочее);
- Ошибки при рытье котлована, когда выбирается лишний грунт, а расчет делается на крепость песочно-щебневой подушки. К сожалению даже утрамбованная подсыпка не обладает свойствами грунта;
- Дополнительное уплотнение грунта, не принятое в расчет. Имеется в виду самостоятельное увеличение этажности, использование дополнительных нагрузок, не предусмотренных проектом (превращение жилых домов в складские помещения и тому подобное);
- Выход и изменение направления движения грунтовых и прочих вод;
- Подземные работы в непосредственной близости от фундамента;
- Аварийное подтопление в результате аварий на приводящих или отводящих системах водоснабжения или канализации.
И снова практическое применение
Расчет по послойному суммированию. Расчет по послойному суммированию.Кроме ужасов предыдущего раздела существуют вполне мирные и прогнозируемые осадки фундамента под расчетными аргументами и фактами. Введены даже предельно допустимые осадки фундаментов для их различных видов.
- Здания на железобетонных конструкциях могут давать осадку до 8 см;
- Строения, использующие стальные сваи для опоры – до 12 см;
- Для деревянных и сборно-щитовых строений барачного типа максимальная осадка до 15 см.
Строительная мысль также не стоит на месте и предлагает различные методы определения расчетной осадки строений для различных типов почв. На данный момент времени только официально разрешенных к использованию методик существует около 20.
С целью экономии времени и места в мозгах мы их не приводим. Хочется только сказать, что достаточно часто производится определение осадки фундамента методом послойного суммирования.
Расчет осадки свайного фундамента методом послойного суммирования и ленточного фундамента будут иметь отличия, так памятуя из вышесказанного о разных фазах сдвигов грунта, на сваи придется вводить поправки.
Построения и расчеты требуют навыков. Построения и расчеты требуют навыков.Совет!
В строительных нормах и правилах вы можете найти пример-расчет осадки фундамента методом послойного суммирования и провести расчеты своими руками.
Но дело в том, что, несмотря на данные расчеты и обилие программ позволяющих это сделать в интернете, эксперты склоняются к мысли, что расчеты необходимо делать специалистам и в привязке к конкретным условиям.
В противном случае цена будет слишком высока.
В заключение
Инженерные расчеты не так просты, как кажутся, даже построение эпюр требует знаний и навыков, поэтому самодеятельность в данном случае не приветствуется, особенно в вопросах проблемных грунтов. Видео в этой статье также предлагает свое видение проблемы.
Определяем тип и характеристики грунта самостоятельно без лаборатории
Разместил Author Виталий К. Posted on 26.05.2018 12.05.2019 2
Возможно изучить характеристики грунта без лаборатории?
1. Введение
Важнейшим этапом проектирования фундамента являются инженерно-геологические изыскания которые позволяют определить во всех подробностях какие характеристики у грунтов, залегающих под будущим фундаментом. Эти данные позволят запроектировать максимально дешевый и экономичный фундамент с сохранением необходимых показателей надежности.
[Недостаток сведений о грунтах при проектировании фундамента можно перекрыть только большими запасами по прочности и, как следствие, перерасходом финансов, но и это не дает гарантии надежности]
Всегда, прежде чем отказаться от геологических изысканий, оцените риски от неверного принятия решения по фундаменту и сравните их с экономией на отказе от изысканий. В моем регионе бурение одной скважины и лабораторные исследования образцов грунта обойдутся в 30-40 тысяч рублей (с выдачей официального отчета о инженерно-геологических изысканиях).
Если на заказ изысканий в специализированной организации нет денег, и вы приняли решение самостоятельно запроектировать фундаменты, то необходимо определить характеристики грунтов хотя бы примерно, по визуальным признакам. Об этом читайте в ниже в данной статье.
2. Классификация грунтов
Самые крупные классы грунтов:
- Скальные грунты— грунты с жесткими структурными связями (кристаллизационными и цементационными)
- Дисперсные грунты— грунты с физическими, физико-химическими или механическими структурными связями.
- Мерзлые грунты— грунты с криогенными структурными связями.
- Техногенные грунты— грунты с различными структурными связями, образованными в результате деятельности человека.
Скальные грунты, пожалуй, любой, даже абсолютно неподготовленный, человек сможет отличить от всех остальных типов грунта. На скальных грунтах из-за их высокой прочности проблем с фундаментом, с точки зрения несущей способности основания, не возникает – они часто сами могут служить фундаментом здания или сооружения.
Мерзлые грунты схожи по прочности со скальными и бывают сезонномерзлыми или многолетнемерзлыми. Сезонномерзлые грунты весной превращаются в талые и как основания фундаментов не могут использоваться.
Многолетнемерзлые грунты (ММГ) — это специфические грунтовые условия, проектирование фундаментов на которых одна из самых сложных задач и заниматься этим без помощи профессионалов не рекомендуется. В некоторой степени вопросы проектирования фундаментов на ММГ затронуты в соответствующей статье.
Биогенные грунты и почвенно-растительный слой не следует использовать как основание для фундамента т.к. помимо их очень низкой исходной несущей способности, органическая составляющая со временем разлагается, сильно уменьшаясь в объеме. Это вызывает большие неравномерные осадки фундамента и увеличивает среднюю осадку фундамента. Биогенные грунты как правило заменяют на другие более стабильные и прочные привозные грунты.
Развернутая классификация грунтов, если она вам интересна, будет рассмотрена в отдельной статье, а сейчас остановимся подробно на дисперсных грунтах, которые в подавляющем большинстве случаев служат основанием для фундаментов зданий и сооружений.
Дисперсные грунты делятся на два больших типа:
- Связные – глинистые грунты: глина, суглинок, супесь (частицы грунта связаны водноколлоидными и механическими структурными связями);
- Несвязные (сыпучие) – пески и крупнообломочные грунты.
Крупнообломочные грунты состоят в основном из очень крупных каменных частиц (от 2 до 200 мм и более). Если пространство между каменными частицами крупнообломочного грунта заполнено песком или глинистым грунтом, и такого заполнителя более 30% по массе (для песчаного заполнителя более 40%), то характеристики грунта определяются только характеристиками заполнителя, без учета каменных включений.
По гранулометрическому составу (см. ГОСТ 12536) крупнообломочные грунты и пески подразделяют на разновидности в соответствии с таблицей:
| Разновидность крупнообломочных грунтов и песков | Размер частиц d, мм | Содержание частиц, % по массе | |
|---|---|---|---|
| Крупнообломочные: | |||
| - валунный (при преобладании неокатанных частиц - глыбовый) | > 200 | > 50 | |
| - галечниковый (при неокатанных гранях - щебенистый) | > 10 | > 50 | |
| - гравийный (при неокатанных гранях - дресвяный) | > 2 | > 50 | |
| Пески: | |||
| - гравелистый | > 2 | > 25 | |
| - крупный | > 0,50 | > 50 | |
| - средней крупности | > 0,25 | > 50 | |
| - мелкий | > 0,10 | ≥ 75 | |
| - пылеватый | > 0,10 | 27 | Не регламентируется |
[Число пластичности Ip – разность влажностей, соответствующая двум состояниям грунта: на границе текучести WL и на границе раскатывания Wp. Простыми словами Ip это значение диапазона влажности в котором грунт является пластичным (может быть раскатан в шнур диаметром 3 мм). Чем больше значение Ip тем сильнее связи между частицами, для несвязных грунтов (песков) Ip <1%.]
По мере увеличения влажности от сухого до водонасыщенного глинистые грунты проходят три состояния: твердое, пластичное и текучее.
По показателю текучести IL (показателю консистенции) глинистые грунты подразделяют на разновидности в соответствии с таблицей:
| Разновидность глинистых грунтов | Показатель текучести JL , д. е. |
|---|---|
| Супесь: | |
| - твердая | JL 1,00 |
| Суглинки и глины: | |
| - твердые | JL 1,00 |
По деформируемости дисперсные грунты подразделяют на разновидности в соответствии с таблицей:
| Разновидность грунтов | Модуль деформации E, МПа |
|---|---|
| Очень сильно деформируемые | E ≤ 5 |
| Сильнодеформируемые | 5 50 |
3. Основные характеристики дисперсных грунтов для проектирования фундамента
Чтобы сказать, что фундамент выдерживает нагрузки, передаваемые на него, нужно чтобы выполнялись 3 условия:
- Давление под подошвой фундамента не превышает расчетного сопротивления грунта (проверка устойчивости основания) – проверяются среднее давление и максимальные давления на краю и под углами фундамента;
- Средняя осадка фундамента под нагрузкой не превышает допустимых значений (расчет по деформациям);
- Неравномерные осадки фундамента так же в пределах допусков (расчет по деформациям).
Для проверки устойчивости основания необходимо вычислить расчетное сопротивление R, а для этого в свою очередь нужны следующие характеристики:
- тип грунта,
- крупность для песка или показатель текучести IL для глинстого грунта,
- угол внутреннего трения грунта φ,
- удельное сцепление с,
- объемный вес грунта γ.
[Возможно для предварительных расчетов фундаментов использование табличных значений расчетного сопротивление грунта R0, определяемых по коэффициенту пористости и типу/консистенции глинистого грунта или типу по крупности песчаного грунта]
Для расчета по деформации (расчеты осадок) нужны дополнительно: модуль деформации грунта Е.
Попытаемся определить все эти характеристики без обащения к помощи геологов и лаборатории.
Последовательность расчетов столбчатых и ленточных фундаментов на естественном (не свайном) основании подробно описана здесь. Там же можно посмотреть допускаемые осадки, крены и неравномерные деформации фундаментов по нормативной документации.
4. Какие характеристики грунта можно и нужно определить без лаборатории?
Итак, если вас интересует как определить характеристики грунта без лаборатории, то речь скорее всего идет о строительстве дачи или небольшого частного дома. Но все равно есть возможность принять более-менее правильные решения по фундаменту.
Для этого нам нужно определить для грунта под подошвой будущего фундамента:
- Тип грунта (крупнообломочный, песок, супесь, суглинок или глина);
- Если грунт оказался глинистым (глинистый заполнитель в крупнообломочных грунтах), то определим для него: подтип грунта (глина, суглинок или супесь), коэффициент пористости e и показатель текучести IL;
- Если грунт оказался песчаным, то определим для него показатель крупности (гравелистый, крупный, средний, мелкий или пылеватый) и коэффициент пористости e.
План у нас такой: определив вышеперечисленные показатели грунта мы сможем по таблицам «Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений к СНиП 2.02.01-83» получить табличные физико-механические характеристики грунта (φ, с), включая его модуль деформации Е, а также предварительно посмотреть табличное расчетное сопротивление грунта основания R0. А это позволит нам выполнить все необходимые расчеты по фундаменты.
И хотя результат будет примерным, все же это лучше, чем строить наугад!
Если у Вас на участке оказались крупнообломочные грунты (более половины массы грунта — это камешки размером от 2 до 200 мм в поперечнике) то радуйтесь – лучшего основания для фундамента не найти (разве что лучше будут скальные грунты, но они создадут очень много проблем при необходимости откопать какой-либо котлован). Правда необходимо понять какой заполнитель между крупнообломочными частицами и сколько его:
- если заполнитель глинистый и его более 30% (40% для песчаного заполнителя), то грунт следует рассматривать как глинистый (или песчаный соответственно) и определять все характеристики по заполнителю;
- если заполнитель глинистый и его менее 30% то нужно определить для него показатель текучести IL;
5. Отбор образцов грунта
Для начала важно правильно выбрать глубину заложения фундамента – это будет либо глубина заложения ниже расчетной глубины промерзания грунта, либо малозаглубленный фундамент который заранее обречен на перекосы от пучения и приспособлен к этому. Вопрос выбора глубины заложения фундамента подробно расписан в этой статье.
После того как с глубиной заложения фундамента определились нужно сделать шурф или котлован (вертикальная горная выработка квадратного, круглого или прямоугольного сечения, небольшой глубины)
или проще говоря выкопать яму на глубину 0,5-1,5 метра больше чем глубина заложения будущего фундамента (копать можно с помощью дешевой рабочей силы). Размеры шурфа в плане можно делать минимальными, такими чтобы только можно было работать лопатой а стенки вертикальными (это безопасно только при глубине не более 2 м, дальше смотрите по обстоятельствам) или ступенчатыми – ступенчато уменьшая шурф с глубиной.
После откопки шурфа на его стенках будут видны слои грунта и можно будет определить их толщины. Но больше всего нас интересует грунт на глубине, равной глубине заложения фундамента и чуть ниже него – берем оттуда образцы грунта, если возможно ненарушенной структуры (не разрыхляя его).
Образцы грунта отбирать следует на глубине, равной глубине заложения фундамента и далее с шагом 20-50 см по глубине отберите еще несколько образцов. Минимальное количество образцов – 3 шт. Масса образцов нарушенной структуры (согласно ГОСТ 12071-2014):
Монолиты (образцы ненарушенной структуры) связных (глинистых) грунтов Обычно отбирают в виде куба со стороной 10-20 см при помощи ножа, лопаты и т.д. Монолиты из песчаных грунтов отбирают в тонкостенные стальные трубы диаметром 100-200 мм. Погружение трубы осуществляется путем надевания ее без больших усилий на столбик грунта, подрезываемого с краев внизу трубы.
Так же очень важно знать есть ли на этих глубинах грунтовые воды. Грунтовые воды появляются не сразу – необходимо выдержать паузу 30-60 минут. Если грунтовая вода появилась необходимо точно замерить глубину от дневной поверхности земли до зеркала воды.
6. Определяем характеристики дисперсного грунта самостоятельно без лаборатории
- Взять немного грунта из образца и изучив его визуально (можно воспользоваться лупой) и на ощупь (растирая в ладонях) предварительно отнести его либо к песчаным либо к глинистым пользуясь таблицей ниже;
- Постепенно увлажнить образец до пластичного состояния (если же грунт водонасыщен и похож на жидкую грязь нужно его немного подсушить) уточнить тип грунта по методу скатывания в шнур (последний столбец таблицы):
| Вид грунта | Растирание на ладони | Визуальные признаки | Пластичность (скатывание в шнур) |
|---|---|---|---|
| Глина | При растирании в сыром состоянии песчаных частиц не чувствуется. Комочки раздавливаются с трудом. Во влажном состоянии сильно липнет | Однородный тонкий порошок, частиц песка практически нет | Раскатывается в жгут, жгут без труда свертывается в кольцо. При сдавливании шара образуется лепешка не трескаясь по краям |
| Суглинок | Песчаные частицы при растирании присутствуют, но ощущаются мало. Комочки раздавливаются легче | Преобладают тонкие глинистые частицы мелких песчаных частиц 15 – 30% | При раскатывании получается жгут, при свертывании в кольцо жгут распадается на части. При сдавливании шара образуется лепешка с трещинами по краям |
| Супесь | Преобладают мелкие песчаные частицы, для пылеватой супеси может появится впечатление сухой муки. Комочки раздавливаются легко | Преобладают мелкие частицы песка с небольшой примесью глинистых частиц | При попытке раскатывания жгут распадается на мелкие кусочки. Свернуть жгут в кольцо невозможно. В шар скатывается но при сдавливании - рассыпается |
| Песок | Отчетливо ощущаются отдельные песчинки. Комочки практически не образует | Состоит почти полностью из частиц песка | В жгут и шар не скатывается – рассыпается на мелкие частицы |
[Пылеватые частицы – это частицы размером 0,05…0,001 мм, глинистые – размером менее 0,001 мм, песчаные частицы – размером более 0,05 до 2 мм.]
Далее если вы определили, что грунт является песком необходимо определить его зерновой состав. Гравелистый песок или крупнообломочный грунт вы скорее всего определите сразу по внешнему виду и наличию крупных камней.
Проверим грансостав песка. Воспользуемся ГОСТ 8735-88 «Песок для строительных работ. Методы испытаний». Для этого пробу грунта массой 2 кг полностью высушивают (по ГОСТ в сушильном шкафу, но мы сушим в помещении при комнатной температуре).
Нам понадобятся стандартные сита с отверстиями размером 0.5; 0.25 и 0.1 мм (сита № 063; 0315; 016) и как можно более точные весы (можно кухонные, лучше лабораторные).
Теперь рассмотрим случай, когда грунт оказался глинистым (таких случаев будет большинство). В этом случаем мы по таблице выше уже определили суглинок, глина или супесь перед нами:
и теперь необходимо определить показатель текучести грунта IL (консистенцию) в природном состоянии, то есть при той влажности которая была у него до отбора пробы (природная влажность).
Т.к. точно определить показатель текучести без лабораторного оборудования достаточно сложно (необходимо точно определить влажность грунта в трех состояниях, в сухом – после прокаливания грунта температурой 105°С), то придется определять этот показатель приблизительно по косвенным признакам пользуясь таблицей:
| Консистенция глинистого грунта | Косвенные признаки состояния | Показатель текучести JL |
|---|---|---|
| Супесь | ||
| Твердое | При ударе рассыпается на куски. При растирании пылит, ломается на куски | JL 1,00 |
| Суглинок и глина | ||
| Твердое | При ударе распадается на куски, при сжатии в ладони рассыпается, при растирании пылит, тупой конец карандаша вдавливается с трудом | JL 1,00 |
Из таблицы для надежности лучше принимать IL по верхней границе диапазона в последнем столбце, но можно принять и среднее значение диапазона.
Коэффициент пористости е, д. е. и для песчаных и для глинистых грунтов определяется одинаково; определяют по его формуле:
где ps — плотность частиц грунта, г/см3;
pd — плотность сухого грунта, г/см3.
Плотность частиц Ps практически не меняется для всех грунтов и принимается по таблице:
| Грунт | ρs, Т/м 3 | |
|---|---|---|
| диапазон | средняя | |
| Песок | 2,65—2,67 | 2,66 |
| Супесь | 2,68—2,72 | 2,7 |
| Суглинок | 2,69—2,73 | 2,71 |
| Глина | 2,71—2,76 | 2,74 |
Плотность сухого грунта Pd (плотность скелета грунта) определяем следующим способом:
- Берем образец грунта ненарушенной структуры известного объема около 100 см3. Сделать это можно аккуратно вырезав, например, куб 5х5х5 см, или прямоугольный параллелепипед – тогда объем вычисляется линейкой и калькулятором, а можно вдавливая отрезок трубы на определенную глубину. Фиксируем объем Vоб. Взвешиваем образец и фиксируем его массу m – по ней мы можем определить природную плотность грунта P =m/Vоб.;
- Затем помещаем образец в открытый полиэтиленовый пакет и сушим на воздухе в сухом помещении, лучше его разрыхлить для ускорения процесса (Вообще грунт нужно прокаливать при температуре 105 градусов до воздушно-сухого состояния чтобы удалить связанную воду);
- После высушивания образца взвешиваем его на электронных весах – получаем массу сухого образца ms;
- Вычисляем плотность скелета грунта по формуле: Pd =ms/Vоб.
- Возвращаемся к вычислению коэффициента пористости е = Ps/ Pd,.
Теперь по полученным данным можем используя таблицы 26..28 и 45..50 пособия определить все необходимые для расчетов устойчивости основания фундамента и его осадок физико-механические характеристики:
Нормативные значения удельного сцепления сп, кПа (кгс/см 2 ), угла внутреннего трения φn, град, и модуля деформации Е, МПа (кгс/см 2 ), песчаных грунтов четвертичных отложений.
Нормативные значения удельного сцепления сп, кПа (кгс/см 2 ), угла внутреннего трения φn, град, пылевато-глинистых нелессовых грунтов четвертичных отложений
Нормативные значения модуля деформации пылевато-глинистых нелессовых грунтов
Примечания к таблицам:
- Для грунтов с промежуточными значениями е, против указанных в таблицах, допускается определять значения сn, φn и Е по интерполяции.
- Если значения е, IL, и Sr грунтов выходят за пределы, предусмотренные таблицах, характеристики сп, φn и Е следует определять по данным непосредственных испытаний этих грунтов.
- Допускается в запас надежности принимать характеристики cп, φn и Е по соответствующим нижним пределам e, IL и Sr таблиц, если грунты имеют значение e, IL и Sr меньше этих нижних предельных значений.
Можно так же для предварительных расчетов воспользоваться табличными значениями расчетного сопротивления грунта R0, тогда не придется вычислять его по формуле, но можно сильно потерять в точности:
Предварительные размеры фундаментов должны назначаться по конструктивным соображениям или исходя из табличных значений расчетного сопротивления грунтов основания R0 в соответствии с таблицами. Значениями R0 допускается также пользоваться для окончательного назначения размеров фундаментов зданий и сооружений III класса, если основание сложено горизонтальными (уклон не более 0,1) выдержанными по толщине слоями грунта, сжимаемость которых не увеличивается в пределах глубины, равной двойной ширине наибольшего фундамента, считая от его подошвы.
При использовании значений R0 для окончательного назначения размеров фундаментов пп. [2.182, 3.41, 8.28 (2.42, 3.10 и 8.4)] расчетное сопротивление грунта основания R, кПа (кгс/см 2 ), определяется по формулам:
при d ≤ 2 м (200 см)
при d > 2 м (200 см)
Расчетные сопротивления R0 крупнообломочных грунтов
Расчетные сопротивления R0 песчаных грунтов
Расчетные сопротивления R0 пылевато-глинистых (непросадочных) грунтов
Расчетные сопротивления R0 насыпных грунтов
Примечания: 1. Значения R0 в настоящей таблице относятся к насыпным грунтам с содержанием органических веществ Iот ≤ 0,1.
- 2. Для неслежавшихся отвалов и свалок грунтов и отходов производств значения R0 принимаются с коэффициентом 0,8.
Степень пучинистости грунта можно определить по таблице в статье что такое пучинистые грунты
7. Заключение
В заключение отмечу еще раз что для проектирования максимально правильного, надежного и при этом экономичного фундамента необходимы точные сведения о грунтах в основании будущей постройки.
Если принято решение строить без инженерно-геологических изысканий, то используя материалы этой статьи можно хотя бы приблизительно определить характеристики грунта по визуальным и косвенным признакам используя таблицы нормативной литературы.
[без лабораторных исследований не получится определить такие важные свойства грунта как: просадочность, набухание, агрессивность к бетону и стали и др.]
В статье рассмотрена последовательность действий, которая позволяет получить требуемые для расчетов фундаментов характеристики грунта начиная от отбора проб и заканчивая извлечением данных из таблиц пособия к СНиП 2.02.01-83 самостоятельно.
8. Связанные статьи
2 Комментария к статье “Определяем тип и характеристики грунта самостоятельно без лаборатории”
виктор :г краснодар.выкопал фунддамент глибина 1 метр.грунт чёрного цвета.как чернозём. сильно плотный лопатой бьёшь.уау ломом.она входит на 1-2 сантим. приходится рышлить ломом.это хорошее основание
под фундамент? ширина лент.ф-та 0.6 м
Вы описываете грунт твердой консистенции, плотный. Это хорошее основание, но при замачивании такого грунта он может резко потерять все свои прочностные свойства. Произойдет это при замачивании или нет по большей части зависит от его гранулометрического состава (крупности частиц).
11.2.2. Расчет оснований на насыпных грунтах
Основания и фундаменты зданий и сооружений на насыпных грунтах рассчитываются по деформациям исходя из того, чтобы полная осадка фундамента на насыпном грунте не превышала предельно допустимой для проектируемого здания или сооружения. При этом полная осадка sf фундамента подсчитывается как сумма осадок, вызванных его нагрузкой и дополнительными факторами:
sf = s + sf1 + sf2 + sf3 + sf4,где s — осадка фундамента от его нагрузки, определяемая по указаниям гл. 5; sf1 — дополнительная осадка основания от самоуплотнения насыпных грунтов от собственного веса; sf2 — то же, вследствие замачивания, снижения уровня подземных вод; sf3 — то же, при разложении органических включений; sf4 — то же, за счет уплотнения подстилающих грунтов от веса насыпи.
Дополнительные осадки sf1, sf2 приближенно допускается определять по формуле
sf1,f2 = γc1,c2βσzgh/E,где γc1,c2 — коэффициенты уплотняемости насыпного грунта, принимаемые по табл. 11.15; β = 0,8 — безразмерный коэффициент; σzg — среднее вертикальное напряжение в насыпном грунте от его собственного веса: σzg = 0,5γh ( γ — среднее значение удельного веса насыпного грунта в водонасыщенном состоянии); h — толщина слоя насыпного грунта под фундаментом; E — среднее значение модуля деформаций насыпного грунта.
ТАБЛИЦА 11.15. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ γc1 И γc2| Насыпные грунты | γc1 | γc2 |
| Пески, шлаки и т.п.: неслежавшиеся слежавшиеся | 0,4  0,0  | 0,15 |
| Пылеватые пески, глинистые грунты, золы и т.п.: неслежавшиеся слежавшиеся |
Дополнительная осадка sf3 при содержании в насыпных грунтах органических включений от 0,03 до 0,1 вычисляется по формуле
sf3 = ηk0w γdh/γs,где η — коэффициент, учитывающий условия залегания органических включении в насыпных грунтах, приближенно принимаемый равным 0,75; k0 — коэффициент, учитывающий возможность разложения органических включений и принимаемой: для водонасыщенных насыпных грунтов k0 = 0,2, а для остальных k0 = 0,5; w — среднее содержание органических включений а насыпных грунтах; γd — удельный вес грунта в сухом состоянии; γs — удельный вес частиц грунта; h — толщина лежащего ниже подошвы фундамента слоя насыпного грунта, содержащего органические включения, подвергающиеся разложению.
Дополнительные осадки за счет уплотнения подстилающих насыпь грунтов допускается не учитывать, если давность отсыпки насыпных грунтов превышает 1 год для песчаных грунтов, 2 года для глинистых грунтов, залегающих выше уровня подземных вод, и 5 лет, находящихся ниже уровня подземных вод.
Расчетные сопротивления насыпных грунтов, представляющих собой планомерно возведенные насыпи, а также отвалы грунтов и отходов производств, определяются по формуле (5.29) с учетом степени самоуплотнения грунтов, неоднородности их состава и сложения, принятых методов подготовки оснований с использованием прочностных характеристик грунтов при их полном водонасыщении. Предварительные размеры фундаментов зданий и сооружений, возводимых на слежавшихся насыпных грунтах, назначаются исходя из условий расчетных сопротивлений R0 (табл. 11.16).
ТАБЛИЦА 11.16. УСЛОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ НАСЫПНЫХ ГРУНТОВ| Виды насыпных грунтов | R0 , МПа | |||
| крупных, средних, мелких песков, шлаков и т.п. при Sr | пылеватых песков, глинистых грунтов, золы и т.п. при Sr | |||
| ≤ 0,5 | > 0,8 | ≤ 0,5 | > 0,8 | |
| Планомерно возведенные с уплотнением насыпи | 0,25 | 0,2 | 0,18 | 0,15 |
| Отвалы грунтов и отходов производств: после уплотнения без уплотнения | 0,25 0,18 | 0,2 0,15 | 0,18 0,12 | 0,15 0,1 |
| Свалки грунтов и отходов производств: после уплотнения без уплотнения | 0,15 0,12 | 0,12 0,1 | 0,12 0,1 | 0,1 0,08 |
Примечания: 1. Значения R0 относятся к фундаментам с глубиной заложения h1 = 2 м. При глубине заложения фундаментов h < 2 м значения R0 умножаются на коэффициент γg = (h + h1)/(2h1) .
2. Значения R0 приведены для свалок грунтов и отходов производств с содержанием органических включений не более 0,01.
3. Для неслежавшихся отвалов и свалок грунтов и отходов производств значения R0 умножаются на 0,8.
4. Значения R0 для промежуточных значений Sr допускается определять по интерполяции.
Условными значениями R0 допускается пользоваться также и для назначения окончательных размеров фундаментов зданий с нагрузкой на столбчатые фундаменты до 400 кН и ленточные до 80 кН/м.
Наибольшие давления на насыпные грунты у края подошвы внецентренно загруженного фундамента не должны превышать для планомерно возведенных насыпей, песчаных и других подушек 1,2 R , а для отвалов и свалок грунтов и отходов производств — 1,1 R .
При устройстве песчаных, гравийных и других подушек, при уплотнении насыпных грунтов, а также при залегании в нижней части сжимаемой толщи грунтов с меньшими прочностными характеристиками расчетные сопротивления грунта основания уточняются из условия, чтобы полное давление от собственного веса лежащего выше грунта и нагрузки, передаваемой фундаментом на подстилающие насыпные (неуплотненные) или естественные грунты, не превышало расчетного сопротивления этих грунтов.
Пример 11.6. Определить полную осадку фундамента под колонну промышленного здания, имеющего размеры подошвы 3×4,2 м; среднее давление на грунт р = 0,18 МПа и глубину заложения h = 2 м. Здание возводится на участке, сложенном состоящими из отвалов золы ТЭЦ грунтами, образованными гидронамывом, давность намыва составляет 2 года. Толщина слоя намытых грунтов в месте расположения фундаментов равняется 8,7 м. Намытые грунты подстилаются мелкими пылеватыми песками. Среднее значение модуля деформации намытых грунтов по данным испытаний штампами на глубине 2 и 4 м равняется 8,5 МПа. Основные физико-механические характеристики намывных грунтов: γs = 26,2 кН/м 3 ; γd = 14 кН/м 3 ; γ = 17 кН/м 3 ; w = 0,21; ω = 0,08.
Решение. Определяем осадку фундамента от передаваемых им нагрузок на основание в соответствии с требованиями гл. 5. Результаты промежуточных вычислений сводим в табл. 11.17.
ТАБЛИЦА 11.17. ИЗМЕНЕНИЕ ПО ГЛУБИНЕ ВЕРТИКАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИИ, МПа, ПО ОСИ ФУНДАМЕНТА| z | ζ | α | σzg | σzp | σ´gp |
| 0 | 0 | 1 | 0,034 | 0,146 | 0,18 |
| 1 | 0,67 | 0,892 | 0,051 | 0,130 | 0,181 |
| 2 | 1,34 | 0,618 | 0,068 | 0,090 | 0,158 |
| 3 | 2 | 0,414 | 0,085 | 0,060 | 0,145 |
| 4 | 2,67 | 0,282 | 0,102 | 0,041 | 0,143 |
| 5 | 3,30 | 0,173 | 0,126 | 0,025 | 0,151 |
| 6,7 | 4,40 | 0,122 | 0,148 | 0,018 | 0,166 |
Глубина сжимаемой толщи Hc = 5,4 м. Осадка от нагрузки фундамента
По формуле (11.13) и табл. 11.17 определяем дополнительные осадки sf1 и sf2 как для неслежавшихся насыпных грунтов при σzp = 0,16 МПа
sfl = 0,6 · 8 · 0,16 · 670/8,5 = 6,1 см;
sf2 = 0,2 · 0,8 · 0,16 · 670/8,5 = 2 см.
Определяем дополнительную осадку sf3 по формуле (11.14):
sf3 = ηk0w γdh/γs = 0,75 · 0,5 · 0,08 · 14 · 670/26,2 = 10,8 см.
Полную осадку фундамента вычисляем по формуле (11.12) при sf4 = 0:
sf = s + sf1 + sf2 + sf3 + sf4 = 4 + 6,1 + 2 + 10,8 = 22,9 см.
Читайте также: