Raimondirus.ru

RAiMONDI
4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Механика грунтов. Физические свойства грунтов. Общие сведения о показателях физических свойств. Примеры решения задач по оценке классификационных показателей грунтов, страница 56

Механика грунтов. Физические свойства грунтов. Общие сведения о показателях физических свойств. Примеры решения задач по оценке классификационных показателей грунтов , страница 56

Последовательность построение очертания равноустойчивого откоса:

— Определяются расчетные характеристики грунта:

— Определяются условная глубина горизонтальной поверхности откоса:

— В пределах заданной высоты откоса выделяются условный слой , для которых определяются приведенная глубина заложения от условной поверхности:

— Для полученных и определяются горизонтальные координаты точек на поверхности равноустойчивого откоса по рис. 13.4.

— определяют верхнюю точку очертания откоса: х=0; у=0:

Полученные точки на поверхности равноустойчивого откоса соединяются хордами.

Приближенный метод построения очертания равнопрочного откоса в грунтах при с≠0 и φ≠0. (метод Маслова Н.Н.)

При оценке устойчивости откосов в условиях ппредельного напряженного состояния предлагается использовать показатели: угол сопротивления сдвигу и коэффициент сопротивления сдвигу

Рис. 13.5. Схема к определению коэффициента сдвига () и угла сдвига в связных грунтах.

Из приведенной зависимости следует, что с увеличением напряжения (σ) в грунте коэффициент сдвига и угол сдвига уменьшаются.

При построении очертания равнопрочного откоса его высота условно разбивается на слои мощностью hi. В уровне подошвы каждого выделенного слоя определяется напряжение При наличии нагрузки на поверхности грунта интенсивностью Р:

Для каждого условного слоя определяется очертание откоса в виде хорды с наклоном к горизонтальной поверхности:

Рис. 13.6. Схема построения равнопрочного откоса по углу сдвига (ψ).

При слоистом напластовании грунтов по высоте откоса в каждом условно выделенном слое необходимо учитывать характеристики природных грунтов:

Расчет устойчивости откоса производится в разных условиях эксплуатации с различными показателями коэффициента устойчивости (кst) при кst=1,0 принимаются показатели грунта при кst>1,0 принимаются показатели грунта для I-ой группы предельных состояний,

Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения для расчета устойчивости откосов.

Метод является наиболее распространенным из приближенных методов расчета устойчивости массивов грунта. Задача расчета заключается в определении коэффициента устойчивости, для наиболее опасной поверхности скольжения. Очертания поверхности скольжения принимают круглоцилиндрической на основании многочисленных наблюдений. Коэффициент устойчивости (кst) определяется соотношением моментов удерживающих и сдвигающих сил относительно центра дуги скольжения. Сдвигающие силы обеспечиваются весом грунта. Удерживающие силы обеспечиваются внутренними сопротивлениями грунта сдвигам.

Для расчетов тело сползающего грунта условно делится вертикальными плоскостями на отдельные блоки объемом Vi и весом Gi. На дуге скольжения в i-ом блоке обеспечиваются нормальные силы и сдвигающие усилия Величина удерживающих сил:

Сумма моментов удерживающих сил:

Сумма моментов сдвигающих сил:

Величина коэффициента устойчивости определяется:

— требуемая величина коэффициента устойчивости для проектируемого сооружения.

Рис. 13.7. Схема к расчету устойчивости откоса по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения.

Центр наиболее опасной поверхности скольжения лежит на оси М-М. Схема построения оси М-М приведена на рисунке 13.7. величины углов β1 и β2 принимаются по таблице 13.1. в зависимости от уклона откоса . Расчет ведется по схеме последовательного приближения к .

Геотехнический расчет устойчивости склонов (откосов) в парке «Зарядье»

Проект предусматривал возведение насыпей различной конфигурации для формирования уникального рельефа парковой зоны и обсыпки подземных объектов. Согласно СП116.13330.2012 требовалась оценка устойчивости склонов, формирующих рельеф.

Геологические условия

  • План организации рельефа. М1:500;
  • Технический отчет об инженерно-геологических условиях участка проектируемого строительства подземного паркинга;
  • Поперечные профили (сечения) склонов/откосов;
  • Паспорт на песок 1кл. сеяный для строительных работ.
Читайте так же:
Использование грунтовки по металлу

Грунты и строительные материалы, присутствующие в расчетных моделях:

1) Техногенный грунт ИГЭ-1 (существующий);
2) Почва для посадок – суглинок легкий с содержанием гумуса до 10%;
3) Песок средней крупности.

1) Почва для посадок – суглинок легкий с содержанием гумуса до 10%;
2) Песок средней крупности;
3) Пеностекло ПСЩ 140 30/60;
4) Гранитный щебень фр.20-40.

1) Почва для посадок – суглинок легкий с содержанием гумуса до 10%;
2) Песок средней крупности;
3) Мелкий песок.

1) Почва для посадок – суглинок легкий с содержанием гумуса до 10%;
2) Песок средней крупности;
3) Мелкий песок.
4) Гранитный щебень фр.20-40;
5) Техногенный грунт ИГЭ-1 (существующий).

1) Почва для посадок – суглинок легкий с содержанием гумуса до 10%;
2) Песок средней крупности;
3) Мелкий песок.

Внутренние конструкции объекта по проекту обсыпаются (вне зоны промерзания) песками мелкими, с коэффициентом фильтрации после уплотнения не менее 1,5 м/сут и содержанием пылеватых и глиняных частиц не более 20%. Верхний слой насыпей (под растительным слоем – глубиной не менее 1,5м от планировочных отметок) и пазухи котлованов сооружений (подпорных стен и др.) – песком средней крупности с коэффициентом фильтрации после уплотнения не менее 3 м/сут и содержанием глиняных частиц не более 10%.

Таблица 1. Характеристики грунтов

Геотехнический расчет устойчивости насыпи

Численный анализ деформаций и устойчивости насыпи выполнен при помощи программного комплекса геотехнических расчетов PLAXІS 2D методом конечных элементов:

при создании геометрической модели грунтовый массив разбивается на сеть 15 узловых треугольных изопараметрических конечных элементов, в которых перемещения определяются во всех узлах, а напряжения (вычисляются по методу К.Терцаги) – в 12 точках.

Грунтовая модель – упругопластическая, Кулона-Мора, оценивается дренируемое/ недренируемое состояние грунтов. Коэффициент взаимодействия (трения, скольжения и т.п) материалов/интерфейсов – 0,6. Плитные конструкции – перекрытия и т.п. характеризуются продольной и изгибной жесткостью, моделируются 5-ти узловыми линейными элементами.

Учитывая, что проектом предусмотрено устройство дренажей глубокого заложения, уровень подземных вод при выполнении расчетов не рассматривался. По верху откоса для проверки критических условий работы сооружения принята нагрузка от толпы людей (10кН/м 2 , кроме сечения 5-5).

Геотехнический расчет устойчивости проведен методом снижения прочности (SRM – shear reduction method), который по принципу расчета схож с методом Р.Р. Чугаева, известном в гидротехническом строительстве. Метод снижения прочности реализован в программах, работающих на основе метода конечных элементов и конечных разностей (Plaxis, GEO5, Phase2, FLAC). Прогноз разрушения осуществляется путем одновременного понижения обоих показателей сдвиговой прочности (удельного сцепления с и угла внутреннего трения φ):
cr = с / Куст и φr = φ / Куст , где Куст – коэффициент снижения прочности, соответствующий коэффициенту устойчивости в момент разрушения.

Требуемый коэффициент устойчивости согласно разделу 5 СП116.13330.2012 следует определять по формуле: Ктр= γн ∙ ψ / γ ­ d, где γн — коэффициент надежности по назначению сооружения – повышенный (класс сооружения КС-3), ввиду уникальности объекта строительства (п.10 ГОСТ 27751-2014), минимальное значение γн = 1,1; ψ – коэффициент сочетания нагрузок, ψ = 1,0; γ ­ d – коэффициент условий работы, учитывающий характер воздействий, возможность изменения свойств материалов со временем, степень точности исходных данных, приближенность расчетных схем, тип сооружения, конструкции или основания, вид материала и другие факторы, устанавливается в диапазоне 0,75 ≤ γ ­ d ≤1,00. Принят практически минимальным, γ ­ d = 0,8, исходя из степени точности исходных данных и уникальному типу сооружения.

Читайте так же:
Как замыть грунтовку переходом

Таким образом, Ктр = 1,1 1 / 0,8 = 1,38

Как правильно посчитать объем грунта в траншее

Необходимость подготовки траншеи возникает при прокладке коммуникаций, трубопроводов, строительстве фундамента. Расчеты объема траншеи позволяют определить стоимость работ, количество бетона или других материалов для заполнения выемки, объем вывозимого грунта и обратной засыпки.

Определение траншеи

Траншея представляет собой открытую выемку в земле, глубина и ширина которой зависят от того, для какой цели она предназначена. Данные параметры определяются строительными нормами и правилами:

  • Траншея под ленточный фундамент должна быть на 60 см шире основания. Так удобнее выполнять сопутствующие работы. Глубина, согласно СНиП 3.02.01-87, может варьироваться от 0,5 до 2,5 м.
  • Под газопровод подготавливают траншею глубиной не менее 0,8 м до поверхности трубы. Это правило закреплено в СНиП 42-01-2002.
  • Водопроводные трубы укладывают ниже глубины промерзания, причем добавляют к этой величине еще не менее 0,5 м. Глубина закладки регламентируется СНиП 2.04.02-84.
  • Под канализацию подготавливают выемку не менее 0,7 м – для теплых регионов или более – для районов с суровыми зимами.
  • Для прокладки кабельной трассы достаточно траншеи глубиной 70 см.

Поскольку земляные работы предполагают физические и финансовые затраты, иногда целесообразнее сделать менее глубокую траншею и утеплить трубу или фундамент, организовать дренаж.

Способы рытья траншеи

Вырыть траншею можно тремя способами:

  • вручную;
  • с помощью ручного траншеекопателя;
  • траншейного экскаватора.

В первом случае временные и физические затраты будут значительными, причём они зависят от качества грунта в данной местности. Если он песчаный, рытье сильно облегчается. Глинистые и каменистые почвы осложняют ход работы. С ручным траншеекопателем работа пойдёт быстрее. Но удобнее всего копать траншею экскаватором, потому что не нужно прикладывать физическую силу. Однако технику можно использовать только на участках со свободным подъездом. Причём размер ковша подбирают согласно ширине траншеи.

Использование технических средств целесообразно, когда объем работ велик.

Что влияет на подсчет объема

Траншеи подготавливают в процессе строительства общественных и промышленных зданий. Способы расчетов отличаются в зависимости от ключевых причин:

  • объема работ;
  • предназначения строительного объекта;
  • топографических особенностей;
  • состава грунта;
  • способа рытья траншеи;
  • метода вывоза земли (если вывоз будет производиться машиной, нужно предусмотреть дополнительные подъезды к участку);
  • плотности застройки по соседству.

Работы можно разделить на три этапа: разработка плана, рытье, обустройство.

Исследования для подсчетов объема

При самостоятельном строительстве делают примерные расчеты. Но если работы выполняются специализированной организацией, проводятся исследования, позволяющие точно рассчитать, сколько кубов земли будет вынуто при рытье траншеи, и корректно определить объем и стоимость работ.

Для начала выполняется топографическая съемка, чтобы выяснить высоту грунта, наличие и относительный размер перепадов и прочее. Затем проводится камеральная обработка информации, чтобы установить дополнительные точки для более точного отображения значений. По результатам исследований составляется отчет, в соответствии с ним и определяется стоимость работ.

Параметры траншеи задаются еще на этапе планирования. Чтобы стены выемки не обвалились, необходимо обращать внимание на глубину траншеи, ее длину, плотность земли. В случае несоблюдения рекомендаций СНиП возможно увеличение риска травм и обвалов.

Расчет объема траншеи

Для подсчета объемов земляных работ потребуются следующие значения:

  • Длина – зависит от назначения траншеи.
  • Ширина. Этот параметр измеряют внизу и наверху, если делается расширение ближе к поверхности. В последнем случае говорят о траншее с откосами и используют формулы, позволяющие учесть эту особенность.
Читайте так же:
Заполняющая грунтовка для бампера

Определить ширину и длину траншеи для вычисления ее объема можно самостоятельно с помощью специальных формул. Зачастую особая точность в этом процессе не нужна. Но если необходимость в точных расчетах присутствует, удобно пользоваться строительными калькуляторами. Достаточно указать известные данные: длину и ширину траншеи у поверхности, длину и ширину по дну, глубину выемки.

Без откосов

Проще всего подсчитать объем траншеи без откосов, вырытой на ровной местности. Но условия, в которых возможна подготовка такой выемки, ограничены. Ее роют зимой, когда грунт заморожен и не обваливается или когда стенки траншеи фиксируют с помощью механических креплений.

Для расчета объема траншеи нужно знать длину, ширину и глубину выемки, которые обозначаются так:

  • a – ширина в м;
  • H – высота в м;
  • L – длина в м.

Объем траншеи вычисляется по формуле V=a×H×L, т.е. если ширина траншеи равна 1 м, глубина – 1,5 м, а длина 12 м, то V=1×1,5×12=18 м³.

Другой вариант траншеи – с вертикальными стенками и перепадом высот. В этом случае необходимо знать помимо ширины и длины глубину траншеи – H1 и глубину траншеи H2.

Формула для вычисления объема следующая: V=a×(H1+H2)/2×L.

Пусть H1=1,3 м, H2=1,6 м, a=1 м, L=12 м, тогда V=1×(1,3+1,6)/2×12=17,4 м³.

С откосами

Для расчета объема траншеи с откосами используются формулы, учитывающие ширину верха и основания, а также тип почвы. В формулах далее:

  • L – длина траншеи, м;
  • H – глубина траншеи, м;
  • a1 – ширина основания, м;
  • a2 – ширина верха, м.

От типа почвы зависит коэффициент (m), который подставляется в формулу, поскольку ширина верха траншеи определяется этим параметром. В таблице представлены коэффициенты для разных грунтов.

Тип грунтаКоэффициент m
Насыпной неуплотненный1
Песчаный и гравийный1
Супесь0,67
Суглинок0,5
Глина0,25
Лессы и лессовидные0,5

Чтобы рассчитать ширину верха выемки, нужно воспользоваться формулой a2=H×m+a1+H×m.

Пусть a1=1 м, высота траншеи H=1,5 м, а грунт – глина, тогда a2=1,5×0,25+1+1,5×0,25=1,75 м

Далее объем траншеи, вырытой на ровной местности, вычисляется по формуле V=(a1+a2)/2×H×L

Если принять, к примеру, L=12 м, получится V=(1+1,75)/2×1,5×12=24,75 м³

Можно подставлять свой параметр a2 сразу в формулу расчета объема.

Наиболее сложные вычисления потребуются для расчета объема траншеи с откосами на местности с перепадом высот. Вводятся обозначения:

  • a1 – ширина основания выемки, м;
  • a2 – ширина верха в низшей точке, м;
  • a3 – ширина верха в наивысшей точке, м.

Параметры a2 и a3 рассчитываются по уже известной формуле. Но нужно также знать высоту H1 и H2, соответственно. H1 пусть будет 1,5 м, а H2=2,5, a1=1 м, грунт – глина. Сначала определяется a2, а затем a3:

Помимо прочего, для вычисления объема нужно рассчитать площадь поперечного сечения выемки для низменного участка и высотного – F1 и F2, соответственно.

Примем L=12 м, возьмем коэффициент грунта для глины m=0,25 и подсчитаем объем выемки, учитывая вычисленные параметры:

Расчет объема котлована

Если вместо ленточного фундамента подготавливают другой тип основания, например фундамент-плиту, в процессе земляных работ обустраивают не траншею, а котлован. Сложность выполнения этого процесса также велика. Формулы для вычисления необходимых параметров уже используются другие.

Читайте так же:
Как наносить грунтовку перед покраской потолка

Вычисление объема котлована с прямоугольными стенками выполняется в соответствии с математической формулой расчета объема прямоугольника. Необходимо знать H – глубину котлована, L1 – длину в м и L2 – ширину в м.

Расчет осуществляется по формуле V=L1×L2×H

Если H=2 м, L1=3 м, L2=4 м, то V=3×4×2=24 м³

Эта формула верна, если глубина котлована во всех точках одинакова.

Для прямоугольного котлована с вертикальными стенками, вырытого на местности с перепадом высот, нужно использовать другую формулу и измерять глубину в каждом углу, соответственно H1, H2, H3 и H4.

Пусть H1=2 м, H2=2,5 м, H3=2,5 м, H4=3 м, L1 и L2, как в предыдущем примере, тогда:

Для вычисления объема котлована с откосами, вырытого на ровной местности, применяется формула V=(H/6×((2×L1+L3)×L2+(2×L3+L1)×L4). Помимо L1 и L2 – длины и ширины основания, нужно знать L3 и L4 – длину и ширину котлована у поверхности. Можно вычислить эти значения по формулам:

L3 =H×m+L1+H×m и L4=H×m+L2+H×m, где m – коэффициент в зависимости от типа грунта.

Пусть грунт – суглинок, L1=3 м, L2=4 м, H=2 м, тогда:

Подставляем значения в формулу, позволяющую рассчитать объемы земляных работ:

Если выемка вырыта в виде колодца, для расчета котлована нужно знать диаметр основания – d1, диаметр по поверхности – d2 и высоту – H.

Если для примера взять d1=1,5 м, а d2=2,5 м, H=3 м, то V=3,14×((1,5+2,5)/2)2/4×3=3,14×22/4×3=9,42 м³.

Расчет водопонижения на строительном объекте: с чего начать?

Чтобы грамотно составить проект строящегося здания, необходимо просчитать, до какого уровня следует понизить грунтовые воды. Если этого не сделать заранее, то в процессе возведения конструкций горе-строителей ждет много неприятных сюрпризов: затопление объекта, размытие фундамента или трещины в новых стенах. Каждый случай несет за собой финансовые затраты и срыв сроков.

Инженеры группы компаний «КС» и «ВММоторсервис» делятся в этой статье формулами, по которым стоит заранее провести расчеты. А также объясняют, что значат все непонятные символы и как эти уравнения применять на практике.

Влияние режима фильтрации грунтовых вод

расчет водопонижения

Скорость осушения участка и перспективы возникновения проблем с заболачиванием в дальнейшем во многом зависят от характера грунта, в том числе от его фильтрационной способности.

Коэффициент фильтрации или водопроницаемость грунта – это скорость прохождения жидкости через почву с гидравлическим градиентом, равняющимся единице. Этот показатель характеризует способность различных грунтов пропускать воду под влиянием силы тяжести. Ориентируясь на данные геологоразведки, специалисты принимают решение о возможности возведения объекта на участке.

Скорость фильтрации находят по формуле:

v = КфI

Где V – это скорость, Кф — коэффициент фильтрации, а I — гидравлический градиент.

Фильтрационные расчеты призваны решить следующие задачи проекта:

  • определение общего дебита водопонизительной установки;
  • решение о количестве скважин и выбор насосного оборудования;
  • рациональное размещение скважин согласно плану;
  • определение глубины скважин;
  • проверка понижения уровня грунтовых вод.

Расчеты водопонижения. Основные формулы

Конечно, определения фильтрующих возможностей грунта недостаточно, для полноценного изучения и подготовки осушения участка под строительство нужны следующие параметры:

  • требуемая производительность насосной установки;
  • пропускная способность одного иглофильтра;
  • радиус действия одного иглофильтра;
  • расчетное число иглофильтров; .

Требуемая производительность насосной установки:

Например, производительность различных типов ЛИУ составляет 60–140 м3/ч с комплектом иглофильтров 60–100 шт. Попробуем разобраться, как определить это значение, если с поиском информации в интернете или в сопроводительных документах не сложилось. Нам понадобится следующая формула:

Читайте так же:
Инструкция по применению акриловых грунтовок

расчет строительного водопонижения

НВ. СЛ. – высота водоносного слоя, т.е высота от фильтра иглы до сухого грунта: до первоначального уровня грунтовых вод, включая высоту мокрого грунта, образованного капиллярным подсосом воды.

r — приведенный радиус группы иглофильтров (формула представлена ниже)

Rr — радиус действия группы иглофильтров (формула представлена ниже);

S — толщина мокрого слоя грунта, включающего в себя:

1) слой грунта капиллярного подсоса;

2) слоя мокрого грунта от депрессионной кривой до основания выемки, равного 0,5 м (минимальная глубина понижения УГВ относительно дна выемки, предусмотренная нормами СНиП).

Полученный результат требуемой производительности насосной установки стоит перевести из м3/сут. в м3/час.

Но вернемся на несколько шагов назад и разберем формулы, которые мы упоминали выше. Приведенный радиус группы иглофильтров рассчитывается так:

расчет строительного водопонижения

Где Fрасч. – расчетная площадь осушения, но не спешите радостно заносить в числитель просто метраж участка. Понадобится ещё несколько формул, выбор которых зависит от категории участка:

1) Расчет водопонижения в котловане — принимается площадь, заключенная в контур коллектора (с учетом размеров котлована поверху и расположения игл ЛИУ на расстоянии 0,5 м или 1,0 м от бровки выемки).

2) В случае разработки траншеи, расчет водопонижения иглофильтрами определяется аналогично: учитываются размеры траншеи поверху и расположение игл ЛИУ относительно ее бровки.

Например, при осушении котлована технологической линией кольцевой системы, величина (r) определяется в соответствии с преобразованной формулой.

расчет водопонижения иглофильтрами

b – ширина котлована понизу;

с – длина котлована понизу;

Hк · m – ширина заложения откоса;

l = принятая 0,5 м (или 1,0 м) — расстояние от бровки выемки до технологической линии

Как вы понимаете, без замеров каждого параметра котлована, не обойтись. После получения значения приведенного радиуса группы иглофильтров (r) можно подставить эту цифру в другую формулу и найти радиус действия группы иглофильтров:

расчет водопонижения иглофильтрами

Где: R1 – радиус действия одного иглофильтра, для его определения также существует отдельная формула, где учитывается толщина мокрого слоя грунта и высота водоносного слоя:

расчет строительного водопонижения

Немаловажный параметр — пропускная способность одного иглофильтра рассчитывается так:

пропускная способность одного иглофильтра

d – диаметр ЛИУ

— коэффициент фильтрации грунта (для каждой почвы он уже определен, самостоятельно это значение вычислять не нужно, но справочную информацию придется поискать).

Переходим к определению необходимого количества оборудования. Расчетное (требуемое) число иглофильтров определяется по формуле:

расчетное число иглофильтров

Производительность установок делим на пропускную способность одного иглофильтра и получаем Nрасч., что позволяет подобрать оптимальный комплект иглофильтров.

Последняя формула, которая нам понадобится, определяет шаг ЛИУ:

шаг ЛИУ

Расстояние между иглами может составлять 0,75 – 3,0 м. Для выбора нужного значения вам и потребуются расчеты.

Любая ошибка в расчетах может повлечь за собой неприятности: от покупки лишнего оборудования до дальнейшего обрушения фундамента. Поэтому осушать строительный участок самостоятельно не рекомендуется. Вы можете заказать водопонижение у профессионалов! Мы имеем достаточно опыта, чтобы сделать расчет правильно и вовремя, подобрать всю необходимую технику и понизить уровень грунтовых вод точно в срок.

Просто заполните форму обратной связи, и мы свяжемся с вами в ближайшее время. Ждем вас!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector