2020-04-12
980Несущая способность грунтов — это способность грунта выдерживать нагрузки. Измеряется в кг/см2 или т/м2.
Несущая способность определяет, какой должна быть опорная площадь фундамента дома: чем хуже способность грунта выдерживать нагрузку, тем больше должна быть площадь фундамента. Сама несущая способность грунта зависит от нескольких факторов: тип грунта, степень его уплотненности, влажность грунта, уровень грунтовых вод (УГВ), глубина промерзания, толщина слоя. Увеличение влажности грунта снижает его несущую способность в несколько раз. Только крупные пески и пески средней крупности не меняют своих свойств при увеличении влажности.
Для характеристики несущей способности грунтов используется расчетное сопротивление грунтов основания (R0).
Расчетное сопротивление грунта – это один из наиболее важных параметров при строительстве фундамента, так как позволяет определить предельно возможные значения массы вышележащей конструкции, которую способна выдержать подстилающая поверхность.
|
|
|
Расчетное сопротивление грунта основания — это такое безопасное давление, при котором сохраняется линейная зависимость осадок фундаментов, а глубина развития зон местного нарушения прочности под его краями не превышает размера 1/4 ширины подошвы фундамента.
В случае превышения допустимых значений показателя несущей способности грунта, под подошвой фундамента формируются области предельного равновесия. Другими словами, грунт расположенный снизу не выдерживает нагрузки и стремится в сторону наименьшего сопротивления, то есть на поверхность. Последствия выражаются в виде бугров и валов, расположенных рядом с границами фундамента.
Самой главной опасностью в данном случае, является нарушение однородности подстилающего грунта. Нагрузка от конструкции начинается распределяться неравномерно, фундамент теряет свою устойчивость, активизируются процессы деформации и в скором времени начинают появляться трещины.
Зависимость «нагрузка-осадка» для фундаментов мелкого заложения можно считать линейной только до определенного предела давления на основание (рис. 1). В качестве такого предела принимается расчетное сопротивление грунтов основания.
Рис. 1. Характерная зависимость «нагрузка — осадка» для фундаментов мелкого заложения
Расчетное сопротивление грунта предназначено для предварительного определения размеров фундаментов.
Порядок определения несущей способности песчаного грунта:
1. устанавливается тип песчаных грунтов в зависимости от их гранулометрического состава (табл. 1)
2. вычисляется коэффициент пористости:
|
|
|
, (1)
где rs - плотность частиц грунта, r - плотность грунта, W – естественная влажность грунта.
3. Определяется плотность сложения песка в зависимости от коэффициента пористости и типа грунта (табл. 2).
4. для мелких и пылеватых песков определить разновидность по коэффициенту водонасыщения Sr по формуле (2), (табл. 3).
(2)
где ρw - плотность воды, принимаемой равной 1 г/см3.
5. Подобрать расчетное сопротивление грунтов основания (R0) по табл. 4.
Таблица 1. Классификация песчаных грунтов по гранулометрическому составу
| Разновидности песчаного грунта | Процентное содержание частиц |
| Песок гравелистый | Масса частиц крупнее 2 мм более 25 % |
| Песок крупный | Масса частиц крупнее 0,5 мм более 50 % |
| Песок средней крупности | Масса частиц крупнее 0,25 мм более 50 % |
| Песок мелкий | Масса частиц крупнее 0,1 мм более 75 % |
| Песок пылеватый | Масса частиц крупнее 0,1 мм менее 75 % |
Таблица 2. Плотность сложения песков в зависимости от коэффициента пористости
| Разновидность песчаного грунта | Плотность сложения песков | ||
| Плотные | Средней плотности | Рыхлые | |
| Пески гравелистые, крупные и средней крупности | е < 0,55 | 0,55 £ е £ 0,70 | е > 0,70 |
| Пески мелкие | е < 0,60 | 0,60 £ е £ 0,75 | е > 0,75 |
| Пески пылеватые | е < 0,60 | 0,60 £ е £ 0,80 | е > 0,80 |
Таблица 3. Разделение песков по коэффициенту водонасыщения
| Разновидности песков | Коэффициент водонасыщения |
| Маловлажные | 0 < Sr ≤ 0,5 |
| Влажные | 0,5 < Sr ≤ 0,8 |
| Насыщенные водой | 0,8 < Sr ≤ 1 |
Таблица 4. Расчетное сопротивление R0 песчаных грунтов по СП 22.13330.2016
| Разновидность песчаного грунта | Значения R0, кПа, в зависимости от плотности сложения песков | |
| Плотные | Средней плотности | |
| Крупные | 600 | 500 |
| Средней крупности | 500 | 400 |
| мелкие: | ||
| Маловлажные Влажные и насыщенные водой | 400 300 | 300 200 |
| Пылеватые: | ||
| Маловлажные Влажные Насыщенные водой | 300 200 150 | 250 150 100 |
Порядок определения несущей способности глинистого грунта:
1. Установить тип глинистого грунта в зависимости от числа пластичности Ip (табл. 5).
Таблица 5. Классификация глинистых грунтов
| Разновидности глинистого грунта | Число пластичности Ip |
| Супесь | 0,01 ≤ Ip ≤ 0,07 |
| Суглинок | 0,07 < Ip ≤ 0,17 |
| Глина | 0,17 < Ip |
2. Вычислить коэффициент пористости грунта по формуле (3).
(3)
3. по формуле (4) вычислить показатель текучести глинистого грунта.
(4)
4. Определить разновидность глинистого грунта по показателю текучести IL (табл. 6).
5. по формуле (2) вычислить коэффициент водонасыщения Sr глинистого грунта.
При Sr < 0,8 произвести перерасчет влажности на полное водонасыщение (используется формула (2) при Sr = 1), вычислить показатель текучести грунта при полном водонасыщении и установить разновидность грунта по этому показателю.
6. Используя метод двойной интерполяции, по таблице 7 определить расчетное сопротивление грунтов основания (R0).
Таблица 6. Классификация глинистых грунтов по консистенции, характеризуемой показателем текучести (IL)
| Разновидности глинистых грунтов | показатель текучести IL |
| Суглинки и глины твердые полутвердые тугопластичные мягкопластичные текучепластичные текучие | IL < 0 0 ≤ IL ≤ 0,25 0,25 < IL ≤ 0,5 0,5 < IL ≤ 0,75 0,75 < IL ≤ 1 1 < IL |
| Супеси твердые пластичные текучие | IL < 0 0 ≤ IL ≤ 1 1 < IL |
Таблица 7. Расчетное сопротивление R0 пылевато-глинистых (непросадочных) грунтов по СП 22.13330.2016
| Разновидность глинистого грунта | Коэффициент пористости, е | Значения R0, кПа (кгс/см2 ) при показателе текучести грунта | |
| IL = 0 | IL = 1 | ||
| Супесь | 0,5 0,7 | 300(3) 250(2,5) | 250(2,5) 200(2) |
| Суглинок | 0,5 0,7 1,0 | 300(3) 250(2,5) 200(2) | 250(2,5) 180(1,8) 100(1) |
| Глина | 0,5 0,6 0,8 1,1 | 600(6) 500(5) 300(3) 250(2,5) | 400(4) 300(3) 200(2) 100(1) |
|
|
|
Контрольное задание
Определить несущую способность песчаного и глинистого грунта, а затем сравнить их. Исходные данные для выполнения работы приведены в таблицах 8 и 9.
Таблица 8. Показатели инженерно-геологических свойств глинистых грунтов
| № образца | Естественная влажность, W | Плотность грунта, r | Плотность частиц грунта, rs | Показатели пластичности | Гранулометрический состав, % | |||||||
| Граница текучести, WL | Граница раскатывания, Wp | Число пластичности, Ip | > 0,25 мм | 0,25-0,1 мм | 0,1 -0,05 мм | 0,05-0,01 мм | 0,01-0,002 мм | < 0,002 мм | ||||
| 1 | 0,22 | 1,96 | 2,68 | 0,32 | 0,24 | 0,08 | 9,2 | 65,5 | 9,3 | 2,8 | 4,2 | 9,0 |
| 2 | 0,10 | 1,76 | 2,73 | 0,30 | 0,26 | 0,04 | 6,9 | 74,9 | 5,7 | 5,0 | 3,5 | 4,0 |
| 3 | 0,23 | 2,01 | 2,68 | 0,32 | 0,27 | 0,05 | 0,1 | 10,2 | 80,0 | 2,9 | 4,0 | 2,8 |
| 4 | 0,24 | 2,02 | 2,68 | 0,37 | 0,26 | 0,11 | 1,5 | 72,0 | 7,5 | 5,4 | 9,1 | 4,5 |
| 5 | 0,26 | 1,98 | 2,70 | 0,36 | 0,29 | 0,07 | 3,5 | 69,0 | 9,2 | 5,8 | 5,0 | 7,5 |
| 6 | 0,22 | 1,93 | 2,72 | 0,32 | 0,26 | 0,06 | 2,6 | 73,8 | 10,1 | 1,5 | 6,5 | 5,5 |
| 7 | 0,25 | 1,99 | 2,73 | 0,31 | 0,29 | 0,02 | 16,7 | 48,3 | 21,5 | 4,0 | 9,5 | - |
| 8 | 0,20 | 1,95 | 2,68 | 0,31 | 0,26 | 0,05 | - | 13,6 | 68,3 | 5,6 | 0,4 | 12,1 |
| 9 | 0,25 | 1,98 | 2,68 | 0,34 | 0,29 | 0,05 | 1,3 | 71,8 | 11,9 | 8,5 | 6,5 | - |
| 10 | 0,26 | 2,00 | 2,68 | 0,39 | 0,29 | 0,10 | 1,3 | 68,0 | 9,7 | 8,0 | 13,0 | - |
| 11 | 0,25 | 1,98 | 2,71 | 0,37 | 0,24 | 0,13 | 1,8 | 68,8 | 8,9 | 4,1 | 16,4 | - |
| 12 | 0,26 | 1,94 | 2,64 | 0,38 | 0,28 | 0,10 | 9,7 | 66,2 | 8,6 | 1,1 | 7,4 | 7,0 |
| 13 | 0,25 | 1,98 | 2,72 | 0,38 | 0,24 | 0,14 | - | 8,0 | 68,5 | 9,0 | 4,3 | 10,2 |
| 14 | 0,26 | 1,93 | 2,68 | 0,31 | 0,24 | 0,07 | - | 45,2 | 35,6 | 9,3 | 0,9 | 9,0 |
| 15 | 0,23 | 2,04 | 2,68 | 0,38 | 0,30 | 0,08 | - | 5,4 | 69,5 | 6,1 | 3,5 | 15,5 |
Таблица 9. Показатели инженерно-геологических свойств аллювиальных песков
| № образца | Показатели физических свойств | Гранулометрический состав, % | |||||||||
| Естеств. влажность, W | Плотность грунта, r | Плотность частиц грунта, rs | 20-10 мм | 10-5 мм | 5-2 мм | 2-1 мм | 1-0,5 мм | 0,5-0,25 мм | 0,25-0,1 мм | 0,1-0,05 мм | |
| 1 | 0,11 | 1,80 | 2,66 | - | - | - | - | 0,2 | 37,8 | 60,0 | 2,0 |
| 2 | 0,11 | 1,87 | 2,66 | - | - | - | - | 0,1 | 36,3 | 62,5 | 1,1 |
| 3 | 0,11 | 1,80 | 2,65 | - | - | - | - | 0,1 | 4,8 | 93,4 | 1,7 |
| 4 | 0,11 | 1,89 | 2,66 | 0,9 | 0,9 | 4,4 | 8,3 | 20,0 | 52,6 | 12,6 | 0,3 |
| 5 | 0,11 | 1,93 | 2,66 | 2,5 | 1,1 | 0,6 | 1,0 | 6,8 | 76,9 | 10,6 | 0,5 |
| 6 | 0,12 | 1,92 | 2,66 | - | 5,0 | 0,8 | 1,9 | 6,3 | 75,3 | 10,5 | 0,2 |
| 7 | 0,12 | 1,94 | 2,66 | - | - | - | 2,2 | 7,8 | 62,5 | 25,0 | 2,5 |
| 8 | 0,11 | 1,86 | 2,65 | - | 0,2 | 0,3 | 1,4 | 14,4 | 53,2 | 30,0 | 0,5 |
| 9 | 0,11 | 1,85 | 2,65 | - | 0,5 | 0,3 | 0,5 | 5,0 | 68,8 | 24,4 | 0,5 |
| 10 | 0,11 | 1,87 | 2,65 | 0,4 | 0,5 | 2,2 | 6,0 | 13,5 | 41,4 | 35,2 | 0,8 |
| 11 | 0,11 | 1,90 | 2,65 | 6,1 | - | 0,2 | 0,3 | 1,4 | 28,7 | 59,7 | 3,6 |
| 12 | 0,12 | 1,85 | 2,65 | 0,9 | 0,7 | 0,7 | 1,5 | 5,9 | 31,1 | 56,9 | 2,3 |
| 13 | 0,10 | 1,95 | 2,65 | 10,8 | 1,8 | 0,7 | 1,6 | 5,4 | 38,5 | 40,7 | 0,5 |
| 14 | 0,10 | 1,87 | 2,65 | 2,9 | 2,0 | 2,1 | 5,5 | 10,8 | 41,8 | 33,8 | 1,1 |
| 15 | 0,11 | 1,87 | 2,65 | - | - | - | 1,5 | 5,4 | 53,4 | 38,5 | 1,2 |
|
|
|
