Оценка инженерно-геологических и гидрогеологических условий

Размещено на http://www.allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ГЕОТЕХНИКИ

Контрольная работа по механике грунтов

Оценка инженерно-геологических и гидрогеологических условий

Санкт-Петербург 2014



1. Вычисление дополнительных характеристик физико-механических свойств грунтов:

Песок пылеватый грунт сопротивление фундамент основание

а) плотность скелета

г/см³

Так, как удельный вес грунта:

=20,1 кН/м³, г/см³

б) коэффициент пористости е

Песок пылеватый плотный, так как е < 0,6.

в) пористость n

г) полная влагоемкость w_sat

где с_w=1,0 г/см³ - плотность воды

д) степень влажности S_r

Песок насыщенный водой, так как 0,8< S_r ?1,0.

е) удельный вес с учетом взвешивающего действия воды г_sb

кН/м³

Песок среднедеформируемый, так как Е = 40МПа (ГОСТ 25100-2011).

Супесь

а) плотность скелета

г/см³

Так, как удельный вес грунта:

=19,2 кН/м³, г/см³

б) коэффициент пористости е

в) пористость n



г) полная влагоемкость w_sat

где с_w=1,0 г/см³ - плотность воды

д) степень влажности S_r

По степени влажности - супесь водонасыщенная.

е) удельный вес с учетом взвешивающего действия воды г_sb

кН/м³

ж) число пластичности I_p

= 0,24 - 0,18 = 0,06

и) показатель текучести I_L

Супесь пластичная.

Супесь по консистенции - пластичная, т.к. ее индекс текучести I_L = 0,67 <1; по величине модуля деформации Е = 14 МПа относится к среднедеформируемым грунтам (10 МПа <E< 50МПа).

Суглинок

а) плотность скелета

г/см³

Так, как удельный вес грунта:

=18,2 кН/м³, г/см³

б) коэффициент пористости е

в) пористость n

г) полная влагоемкость w_sat

где с_w=1,0 г/см³ - плотность воды

д) степень влажности S_r

По степени влажности - суглинок водонасыщенный.

е) удельный вес с учетом взвешивающего действия воды г_sb

кН/м³

ж) число пластичности I_p

= 0,39 - 0,26 = 0,13

Суглинок тяжелый.

и) показатель текучести I_L

Суглинок тяжелый тугопластичный.

к) коэффициент относительной сжимаемости m_v

,

кПа^-1



коэффициент сжимаемости:

Суглинок тяжелый тугопластичный, т.к. его показатель текучести I_L = 0,38 (0,25 < I_L ? 0,50); по величине модуля деформации Е = 9 МПа относится к сильнодеформируемым грунтам (5 МПа <E< 10МПа).

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта d_fn:

где M_t -  безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СНиП по строительной климатологии и геофизике.

M_t=5+7,8+7,8=20,6

d₀ - величина, принимаемая равной для супесей, песков мелких и пылеватых - 0,28м.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта :

,

Где k_h - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения. Примем k_h=1,1.

Глубину заложения фундамента примем:

d = 1,44 м > 1,40м

2. Определение расчетного сопротивления грунта основания по несущей способности

Расчетное сопротивление грунта находится по формуле:

где г_с1, г_с2 - коэф. условий работы;

Mг, M_q, M_c - коэф. принимаемые по СНиП 2.02.01-83;

b = 1м - ширина подошвы фундамента;

г_II - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже рассматриваемой отметки;

г'_II - то же, залегающих выше рассматриваемой отметки;

c_II - расчетное значение удельного сцепления грунта;

d₁ - расстояние от уровня природного рельефа до рассматриваемой отметки.

Принимаем , г_с2 =1, k = 1, k_z =1.

Вычислим расчетное сопротивление несущего слоя (супеси) на глубине заложения фундамента d₁ = 1,44

Для супеси с углом внутреннего трения ц_II = 24°

Mг = 0,72, M_q = 3,87, M_c = 6,45;

г_с1 = 1,1, г_с2 = 1,0.

с_II = 8 кПа

кН/м³

г'_II = 19,2 кН/м³

Определим расчетное сопротивление грунтов на отметках выше и ниже их границ на 0,5м.

Для R₁ на глубине d=3,5м

Для супеси с углом внутреннего трения ц_II = 24°

Mг = 0,72, M_q = 3,87, M_c = 6,45;

г_с1 = 1,1, г_с2 = 1,0.

с_II = 8 кПа

кН/м³

кН/м³

Для R₂ на глубине d=4,5м

Расчетные характеристики для суглинка (ц = 18°)

Mг = 0,43, M_q = 2,73, M_c = 5,31;

г_с1 = 1,2, г_с2 = 1,0

с_II = 20 кПа

кН/м³

кН/м³

Для R₃ на глубине d=10,0м

Расчетные характеристики для суглинка (ц = 18°)

Mг = 0,43, M_q = 2,73, M_c = 5,31;

г_с1 = 1,2, г_с2 = 1,0

с_II = 20 кПа

кН/м³

кН/м³

3. Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования

Среднее давление под подошвой фундамента принимаем равным расчетному сопротивлению несущего слоя:

P = R_f = 190 кПа

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z от подошвы фундамента:

То же на уровне подошвы фундамента:

Дополнительное вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента:

, где

Элементарный слой:

h_i = 0,4 x b = 0,4 x 1 = 0,4 м

Коэффициенты:

,

Элементарные осадки фундамента:

где в = 0,8

z,м	гi, кН/мі	уzg, кПа	0,2*уzg	з	о	б	уzp, кПа	уzp,i	hi, м	Еi, кПа	Si, м
0	19,2	27,65	5,53	6	0	1,000	162,40
0,4	19,2	35,33	7,07	6	0,8	0,977	158,66	160,53	0,4	14000	0,0046
0,56	19,2	38,40	7,68	6	1,12	0,939	152,49	155,58	0,16	14000	0,0018
0,8	9,80	40,75	8,15	6	1,6	0,882	143,24	147,87	0,24	14000	0,0025
1,2	9,80	44,67	8,93	6	2,4	0,757	122,94	133,09	0,4	14000	0,0038
1,6	9,80	48,59	9,72	6	3,2	0,645	104,75	113,84	0,4	14000	0,0033
2	9,80	52,51	10,50	6	4	0,553	89,81	97,28	0,4	14000	0,0028
2,4	9,80	56,43	11,29	6	4,8	0,482	78,28	84,04	0,4	14000	0,0024
2,56	9,80	58,00	11,60	6	5,12	0,459	74,57	76,43	0,16	14000	0,0009
2,8	8,70	60,09	12,02	6	5,6	0,425	69,02	71,80	0,24	9000	0,0019
3,2	8,70	63,57	12,71	6	6,4	0,377	61,22	65,12	0,4	9000	0,0029
3,6	8,70	67,05	13,41	6	7,2	0,338	54,89	58,06	0,4	9000	0,0026
4	8,70	70,53	14,11	6	8	0,306	49,69	52,29	0,4	9000	0,0023
4,4	8,70	74,01	14,80	6	8,8	0,276	44,82	47,26	0,4	9000	0,0021
4,8	8,70	77,49	15,50	6	9,6	0,251	40,76	42,79	0,4	9000	0,0019
5,2	8,70	80,97	16,19	6	10,4	0,229	37,19	38,98	0,4	9000	0,0017
5,6	8,70	84,45	16,89	6	11,2	0,210	34,10	35,65	0,4	9000	0,0016
6	8,70	87,93	17,59	6	12	0,194	31,51	32,80	0,4	9000	0,0015
6,4	8,70	91,41	18,28	6	12,8	0,178	28,91	30,21	0,4	9000	0,0013
6,8	8,70	94,89	18,98	6	13,6	0,164	26,63	27,77	0,4	9000	0,0012
7,2	8,70	98,37	19,67	6	14,4	0,151	24,52	25,58	0,4	9000	0,0011
7,6	8,70	101,85	20,37	6	15,2	0,141	22,90	23,71	0,4	9000	0,0011
8	8,70	105,33	21,07	6	16	0,129	20,95	21,92	0,4	9000	0,0010

Осадка основания фундамента:

Осадка фундамента 4,62 см меньше предельной осадки фундаментов зданий с железобетонным каркасом s_u=8см.

4. Определение несущей способности основания

Вертикальная составляющая силы предельного сопротивления определяется по формуле:

Приведенные длину и ширину фундамента принимаем:

l' = 6 м

b' = 1 м

Безразмерные коэффициенты несущей способности (ц_I=20°):

N_г = 2,88, N_q = 6,40, N_c = 14,84

Коэффициенты формы фундамента:

при



Расчетное значение удельного веса грунта, находящегося в пределах возможной призмы выпирания (H_c=7,82 м) ниже/выше подошвы фундамента:

- для супеси: г = 16,4 кН/м³, г_sb = 8,4 кН/м³

- для суглинка: г = 15,5 кН/м³ , г_sb = 7,4 кН/м³

кН/м³

кН/м³

Глубина заложения фундамента d = 1,44 м

Удельное сцепление грунта C_I = 6 кПа

Подставив все значения в формулу для определения несущей способности, получим:

3071 кПа



Выводы

На рассматриваемой площадке под строительство в г. Санкт-Петербурге произведены инженерно-геологические изыскания. На площадке расположены 5 скважин глубиной более 10м. на расстоянии 42 - 45м. Уровень грунтовых вод находится на глубине примерно 2м.

Геологическим разрезом вскрыты следующие напластования грунтов. Верхний слой - песок пылеватый - мощностью от 0 до 1,7м. По плотности сложения песок плотный, т.к. коэффициент пористости е = 0,526 < 0,6; по величине модуля деформации Е = 40МПа он относится к слабосжимаемым грунтам (Е?15 МПа)

Второй слой - супесь пылеватая - мощностью от 0 до 4м. Супесь по консистенции пластичная, т.к. ее индекс текучести I_L = 0,67 <1; по величине модуля деформации Е = 14 МПа относится к среднедеформируемым грунтам (10 МПа <E< 50МПа). Расчетное сопротивление грунта основания - , .

Третий слой - суглинок доходит до низа скважин. Суглинок по консистенции - тугопластичный, т.к. его индекс текучести I_L = 0,38 (0,25 < I_L ? 0,50); по величине модуля деформации Е = 9 МПа относится к сильнодеформируемым грунтам (5 МПа <E< 10МПа). Расчетное сопротивление грунта основания - , .

По результатам оценки инженерно-геологических условий делаем вывод о возможности строительства проектируемого сооружения на рассматриваемой площадке и выборе несущего слоя основания. В качестве несущего слоя основания можно использовать супесь пылеватую, а для свайного фундамента - суглинок.

Размещено на Allbest.ru