Основания зданий и сооружений (стр. 35 )

0156S10-08580

Рисунок 9.1 - Зависимость величин бокового давления грунта  от горизонтальных перемещений конструкции и, ua = 0,001h, up = (0,01 - 0,02) · h

9.22. Величины бокового давления грунта допускается принимать равными , если величина горизонтального перемещения конструкции в направлении от грунта превышает 0,001h.

Величину эффективного активного давления грунта на конструкцию, вызванного его объемным весом g, при наличии вертикальной равномерно распределенной нагрузки q, приложенной к поверхности, рекомендуется определять по формуле

нормальная составляющая на глубине z

0156S10-08580

  (9.5)

касательная составляющая на глубине z (положительна при перемещении грунта вниз относительно конструкции)

  (9.6)

где с - удельное сцепление грунта;

g - удельный вес грунта, принимаемый во взвешенном состоянии для водонасыщенных грунтов;

δ - угол трения грунта по материалу конструкции, определяемый в соответствии с 9.16;

Ka - коэффициент активного давления.

Величины  принимаются во всех случаях равными не менее 0.

В случае негоризонтальной поверхности грунта и наклона граней конструкции к вертикали (рисунок 9.2, а) коэффициент активного давления грунта рекомендуется определять по формуле

0156S10-08580

  (9.7)

где b - угол наклона поверхности грунта к горизонту;

θ - угол отклонения грани конструкции от вертикали;

j - угол внутреннего трения грунта.

При горизонтальной поверхности грунта, вертикальной абсолютно гладкой грани конструкции коэффициент активного давления грунта допускается определять по формуле

0156S10-08580

  (9.8)

0156S10-08580

Рисунок 9.2 - Схема к определению величин активного (а), пассивного (б) давления грунта при негоризонтальной поверхности грунта и наклоне граней конструкции к вертикали

9.23. Величины бокового давления грунта допускается принимать равными , если величина горизонтального перемещения конструкции в направлении на грунт превышает 0,01h для влажных грунтов и 0,02h для водонасыщенных грунтов.

Величину эффективного пассивного давления грунта на конструкцию, допускается определять по формулам:

нормальная составляющая на глубине z

0156S10-08580

  (9.9)

касательная составляющая на глубине z (положительна при перемещении грунта вверх относительно конструкции)

  (9.10)

где Kp - коэффициент пассивного давления.

В случае негоризонтальной поверхности грунта и наклона граней конструкции к вертикали (см. рисунок 9.2, б) коэффициент пассивного давления грунта допускается определять по формуле

0156S10-08580

  (9.11)

При горизонтальной поверхности грунта, вертикальной абсолютно гладкой грани конструкции коэффициент пассивного давления грунта допускается определять по формуле

0156S10-08580

  (9.12)

Следует учитывать, что формула (9.11) завышает величины пассивного давления для высоких значений угла внутреннего трения грунта. В связи с этим при j, большем 20°, рекомендуется в формуле (9.11) во всех случаях принимать δ = 0.

9.24. При необходимости учета других факторов помимо указанных в 9.20 - 9.23 для определения величин активного и пассивного давления, а также при расчете промежуточных значений бокового давления грунта следует использовать численные методы.

9.25. При вычислении эффективных величин бокового давления проницаемых грунтов на ограждения котлованов следует учитывать фильтрационные силы в том случае, если ограждение является несовершенной противофильтрационной завесой (ПФЗ) и в котловане выполняется строительное водопонижение (см. рисунок 9.3).

Эффективные величины бокового давления водонасыщенных проницаемых грунтов в этом случае определяются по формуле

0156S10-08580

  (9.13)

где g' - удельный вес грунта во взвешенном состоянии;

gw - удельный вес воды;

K - коэффициент бокового давления грунта, может соответствовать активному, пассивному или промежуточному значению;

I - градиент гидравлического напора на отрезке вертикали равном 1 м, 1/м.

Знак «+» в формуле (9.13) соответствует области нисходящей фильтрации, знак «-» - области восходящей фильтрации.

9.26. При выполнении расчетов оснований, сложенных водонасыщенными грунтами в нестабилизированном состоянии, допускается определять величины бокового давления на ограждения котлованов и конструкции подземных частей сооружений, выраженные в полных напряжениях.

В этом случае нормальную составляющую величины активного давления грунта на конструкцию на глубине z допускается определять по формуле

0156S10-08580

  (9.14)

где си - прочность грунта при недренированном сдвиге.

Нормальную составляющую величины пассивного давления грунта допускается определять по формуле

0156S10-08580

  (9.15)

0156S10-08580

Рисунок 9.3 - Фильтрация в котлован при несовершенной ПФЗ

9.27. При проектировании подземных частей сооружений I и II уровней ответственности, перекрывающих полностью или частично естественные фильтрационные потоки в грунтовом или скальном массиве, а также изменяющих условия и пути фильтрации подземных вод, следует выполнять прогноз изменений гидрогеологического режима площадки строительства.

Следует учитывать возможность возникновения барражного эффекта, который проявляется в подъеме уровня подземных вод на пути фильтрационного потока перед преградой. При проектировании сооружений должна быть выполнена количественная оценка барражного эффекта и при необходимости разработаны защитные мероприятия для проектируемого сооружения и окружающей застройки.

Прогноз изменений гидрогеологического режима следует выполнять путем математического моделирования фильтрационных процессов численными или аналитическими методами. В качестве исходной информации для разработки геофильтрационной модели следует использовать данные инженерно-геологических изысканий о положении уровня подземных вод на территории, прилегающей к площадке строительства, гидравлических напорах в горизонтах, фильтрационной проницаемости грунтов. Для выполнения указанных исследований необходимо привлекать специализированные организации.

9.28. При проектировании фундаментов и подземных частей сооружений, расположенных ниже пьезометрического уровня подземных вод, необходимо рассчитывать их давление и предусматривать мероприятия, предупреждающие их протечки в котлован, вспучивание дна котлована, всплытие сооружения и т. п.

При заложении фундаментов, а также подземных частей сооружений ниже пьезометрического уровня подземных вод следует учитывать возможные случаи:

заглубление в водоупорный грунт, подстилаемый водоносным слоем с напорными водами, когда возможен прорыв подземных вод в котлован, выпор грунтов основания, подъем полов и т. п.; в этом случае следует предусматривать мероприятия, снижающие напор (например, откачку воды из скважин), или увеличение пригрузки на залегающий в основании грунт;

заглубление в грунт водоносного слоя, когда возможно гидравлическое разрушение, сопровождаемое суффозионным выносом частиц грунта, размывы, коррозия и другие повреждения фундаментов; в этом случае кроме снижения градиента напора может предусматриваться также закрепление грунтов.

9.29. Для исключения возможности прорыва напорными водами вышележащего водоупорного глинистого слоя грунта, подстилаемого слоем грунта с напорными водами, должно выполняться условие

gf gw H0 £ g1 h0,  (9.16)

где gw - удельный вес воды, кН/м3;

H0 - расчетная высота напора воды, отсчитываемая от подошвы проверяемого водоупорного слоя до максимального уровня подземных вод, м;

g1 - средневзвешенное расчетное значение удельного веса грунта проверяемого и вышележащих слоев, кН/м3;

h0 - расстояние от дна котлована до подошвы проверяемого слоя грунта, м;

gf = 1,2 - коэффициент надежности по нагрузке.

Если условие формулы (9.16) не удовлетворяется, необходимо предусмотреть в проекте искусственное понижение напора водоносного слоя (принудительная откачка или устройство самоизливающихся скважин). Искусственное снижение напора подземных вод должно быть предусмотрено на срок, в течение которого сооружение приобретет достаточный вес и прочность, обеспечивающие восприятие сил, создаваемых напором подземных вод, но не ранее окончания работ по устройству нулевого цикла и выполнению обратной засыпки грунта в пазухи котлована.