Статистический подход к оценке физических и механических свойств грунтов. Определение нормативных и расчетных характеристик грунтов.
Определение нормативных и расчетных характеристик грунтов.
В силу неоднородности грунтов физико-механические свойства даже в пределах одного слоя не постоянны, поэтому определение характеристик по результатам испытаний одного образца дает лишь частное значение искомой величины.
Для получения достоверных значений физико-механических характеристик грунтов прибегают к статистической обработке результатов ограниченного числа испытаний.
В расчетах оснований доверительный интервал зависит от степени влажности и возможности ожидаемого события. При расчетах устойчивости грунтов принимают а=0, 95, а при расчетах де-формативности а=0, 85. Такое различие объясняется тем, что потеря устойчивости грунта опаснее осадки. Принятые доверительные вероятности означают, что в первом случае только 5%, а во втором — 15% значений частных определений будет больше или меньше принятого значения искомой характеристики.
Число частных определений к, по которым назначают нормативные и расчетные значения характеристик, зависит от неоднородности грунтов и степени ответственности возводимого здания или сооружения. Для статистической обработки требуется не менее шести испытаний. Для получения более достоверного значения требуется большее количество опытов: чем оно больше, тем меньше значение а и рт, соответственно сужается и доверительный интервал, т. е. значение искомой характеристики будет в большей степени приближаться к действительному.
При полевых испытаниях грунтов жесткими штампами, целью которых является определение модуля деформаций, допускается находить его по результатам трех опытов или двух, если результаты отличаются друг от друга не более чем на 25%.
Рис. 1.10. Статические кривые распределения значений физико-механических характеристик: 1 — тедретаческая; 2 — экспериментальная
Строительство на структурно – неустойчивых грунтах. Физические свойства нескальных и скальных грунтов и методы их определения.
При строительстве и эксплуатации городских зданий и сооружений на структурно-неустойчивых грунтах при определенных инженерно-геологических условиях зафиксированы многочисленные случаи образования резко выраженных неравномерных осадок, которые часто приводили к полному разрушению. К структурно-неустойчивым грунтам относятся лёссовые грунты, грунты, находящиеся в мерзлом и вечномерзлом состоянии, рыхлые пески, илы, чувствительные пылеватолинистые грунты, а также пылевато-глинис-тые набухающие грунты.
Развитие значительных неравномерных осадок в структурно-неустойчивых грунтах происходит из-за нарушения их природной структуры, которое возможно в результате механических и физических воздействий.
Механические воздействия обусловлены приложением внешней нагрузки от фундаментов, а также различными динамическими явлениями (вибрация, колебания и т. п.), происходящими в результате движения транспорта, технологических, производственных и других факторов. К механическим воздействиям наиболее чувствительны несвязные и слабосвязные грунты, а именно, слабые насыщенные водой пылевато-глинистые грунты, илы, заторфованные грунты, рыхлые пески и др.
Физические воздействия, при которых происходит нарушение структуры грунтов, обусловлены дополнительным увлажнением, которое может оказать неблагоприятное влияние на лёссовые и набухающие грунты; оттаиванием мерзлых и вечномерзлых грунтов, а также химической а механической суффозией и выветриванием. Данный тип воздействий приводит к увеличению деформативности вследствие разрушения структурных связей, вызывая дополнительные неравномерные осадки.
В структурно-неустойчивых грунтах при приложении внешней нагрузки разрушение структурных связей происходит быстрее, чем образование новых, в отличие от структурно-устойчивых грунтов, в которых одновременно с частичным нарушением структуры и уплотнения возникают новые связи, увеличивая тем самым их прочность. Поэтому в структурно-неустойчивых грунтах процесс разрушения структурных связей происходит лавинообразно и приводит к развитию просадки, не связанной с процессом постепенного уплотнения.
Возведение и эксплуатация сооружений на структурно-неустойчивых грунтах весьма затруднительны, поэтому при проектировании необходимо учитывать условия, при которых возможно нарушение их природной структуры и развитие просадки, и принимать меры, направленные на устранение таких неблагоприятных явлений.
Следует отметить, что основания, сложенные структурно-неустойчивыми грунтами при нагрузках, напряжения от которых не превышают структурной прочности, обладают в некоторых случаях удовлетворительными физико-механическими характеристиками, которые резко ухудшаются при нарушении структуры или превышения напряжениями структурной прочности.
К структурно-неустойчивым грунтам относят мерзлыеивечномерзлыегрунты; лессовые просадочныегрунты, слабые водонасыщенные, пылевато-глинистые, засоленные, заторфованныегрунты. В определенной мере сюда могут быть отнесены инасыпныегрунты. Несмотря на различие в условиях образования грунтов этой группы их объединяетобщее свойство– в природном состоянии эти грунты обладают структурными связями, которые при определенных воздействиях резко снижают свою прочность или полностью разрушаются (это может быть от быстро возрастающих, динамических, вибрационных нагрузок или физических процессов – повышениеt-ры мерзлых грунтов, обводнение лессовых или засоленных грунтов и т.п.)Структурно-неустойчивые грунты часто называют региональными, т.к. эти грунты группируются преимущественно в определенных географо-климатических зонах (регионах).При строительстве на таких грунтах кроме общепринятых для обычных условий решений требуется проведение комплекса специальных мероприятий, учитывающих их особые свойства.Эти мероприятияразделяются на четырегруппы: 1 группа: меры, предпринимаемые для исключения неблагоприятных воздействий на грунты.2 группа: способы искусственного улучшения структурных свойств оснований, с помощью которых нейтрализуются последствия воздействия неблагоприятных факторов.3 группа: конструктивные мероприятия, понижающие чувствительность зданий к неравномерным деформациям основания.4 группа: применение специальных типов фундаментов.
