Основания зданий и сооружений (стр. 34 )

Горизонтальная составляющая эффективного давления грунта в покое на глубине z определяется по формуле

s¢h;0 (z) = K0[s'zg (z) +s¢zp (z)], (9.1)

где K0 — коэффициент бокового давления грунта в покое;

s'zg (z) — вертикальное эффективное напряжение от собственного веса грунта на глубине z;

s'zp (z) — вертикальное эффективное напряжение на глубине z от поверхностной

нагрузки.

Коэффициент бокового давления грунта в покое должен определяться в процессе инженерно-геологических изысканий полевыми методами.

При горизонтальной поверхности грунта коэффициент давления грунта в покое K0 для нормально уплотненных грунтов допускается определять по формуле

K0 = n / (1 – n), (9.2)

где n — коэффициент поперечной деформации.

Для переуплотненных грунтов допустимо K0 определять по формуле

, (9.3)

где OCR — коэффициент переуплотнения грунта.

П р и м е ч а н и я

1 Коэффициент OCR определяется отношением давления, при котором грунт был ранее переуплотнен (например, ледником), к давлению, действующему в настоящее время.

2 В формуле (9.3) не рекомендуется использовать значения OCR > 2,0.

Если поверхность основания наклонена по отношению к горизонтали под углом β < φ вверх по направлению от ограждения котлована или стены сооружения, то горизонтальную составляющую эффективного давления грунта s'h;0 (z) следует вычислять по формуле (9.1), в которой K0 заменяется коэффициентом К0,β, определяемым по формуле

, (9.4)

При этом направление равнодействующей силы бокового давления принимается параллельным поверхности грунта.

9.21. При горизонтальных перемещениях u подпорного сооружения или стены подвала более 0,0005h зависимость величин бокового давления грунта допускается определять в соответствии c кусочно-линейной диаграммой на рисунке 9.1. Знак перемещений считается положительным при перемещении конструкции в направлении грунтового массива.

Предельные величины бокового давления грунта соответствуют активному давлению s'h;a (z) при перемещении конструкции в направлении от грунтового массива и пассивному давлению s'h;p (z) при перемещении в направлении грунтового массива.

Рисунок 9.1 — Зависимость величин бокового давления грунта s'h(z) от горизонтальных перемещений

конструкции u, ua=0,001h, up=(0,01 — 0,02)h

9.22 Величины бокового давления грунта допускается принимать равными s'h;a(z), если величина горизонтального перемещения конструкции в направлении от грунта превышает 0,001h.

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

нормальная составляющая на глубине z

s'h;a (z) = Ka (γ × z + q) - 2c ; (9.5)

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

τ'a(z) = s'h;a (z) tg δ, (9.6)

где с — удельное сцепление грунта;

γ — 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 s'h;a (z) 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

(9.7)

где b — угол наклона поверхности грунта к горизонту;

q — 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

Ka = tg2(45° - j /2). (9.8)

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 s'h;p(z), 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

s'h;p(z) = Kр (γz + q) + 2c; (9.9)

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

τ'a(z) = s'h;p (z) tg δ, (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

(9.11)

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

Kp = tg2(45° + j /2). (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 d = 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

s'h (z) = K (γ'z + q ± γwI), (9.13)

где γ¢ — удельный вес грунта во взвешенном состоянии;

γw — 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

sha (z) = szg(z) + szp(z) - 2cu, (9.14)

где cu — прочность грунта при недренированном сдвиге.

Нормальную составляющую величины пассивного давления грунта допускается определять по формуле

shр (z) = szg(z) + szp(z) + 2cu. (9.15)

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.