Шпаргалка Механика грунтов, основания и фундаменты - файл n1.doc

приобрести
Шпаргалка Механика грунтов, основания и фундаменты
скачать (27.3 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc81kb.26.06.2002 15:22скачать

n1.doc

4.1. Виды грунтов и грунтовых отложений, как оснований зданий и сооружений. Деформации и трещины в сооружении и их влияние на свойства грунтовых оснований. Грунты состоят из твердых минеральных частиц, жидкости и газов и, таким образом, представляют собой трехфазную систему.

По своему происхождению и условиям формирования грунты разделяются:

1. На континентальные отложения: элювиальные (залегающие в месте их возникновения); делювиальные (располагающиеся на склонах той же возвышенности, где они возникли, и перемещаемые только под действием силы тяжести и смыва атмосферными водами); аллювиальные (переносимые водами на значительные расстояния и образующие мощные слоистые толщи); ледниковые; валунные глины и суглинки (морены); одно-ледниковые пески и галечники; озерно-ледниковые – ленточные глины, суглинки и супеси; эоловые (продукты физического выветривания горных пород пустынных областей, переносимые воздушными течениями) – лессовые и пески дюн и барханов;

2. На морские отложения: толщи дисперсных глин, органогенных грунтов, ракушечников и др.; органо-минеральные образования – илы, заторфованные грунты и т. п.; различные пески и галечники.

В соответствии с классификацией, установленной ГОСТом, грунты оснований зданий и соор. делят на скальные и нескальные. К скальным грунтам оснований относят изверженные, осадочные и метаморфические породы с жесткими связями между зернами. К нескальным грунтам относятся крупнообломочные – несцементированные грунты – грунты, содержащие обломки кристаллических или осадочных горных пород с частицами более 2 мм – больше чем 50% по массе; песчаные – сыпучие в сухом состоянии грунты; пылевато-глинистые – связные грунты.

При проектировании фундаментов на основаниях из пылевато-глинистых грунтов следует учитывать изменение пористости и влажности в зависимости от гидрогеологических и климатических условий. Твердые и полутвердые пылевато-глинистые грунты являются надежным основанием, в пластичном состоянии их используют при условии, если величина осадки не превышает предельно допустимой, в текучем состоянии их используют только после специального обоснования.

При проектировании оснований зд. и соор. следует уделять особое внимание насыпным грунтам, если их используют в качестве оснований. Они имеют большую степень неоднородности, обусловливающей неравномерность сжимаемости, и способны изменять свойства при динамических воздействиях. В них могут содержаться органические включения, шлаки и глины, вызывающие снижение прочности, дополнительные осадки, набухание и усадку.

В качестве оснований не могут быть использованы: почва; биогенные грунты (илы, морены), мерзлые и вечномерзлые без применения дополнительных мероприятий.

Факторами определяющими долговечность сооружений является деформация оснований, их осадки под которыми понимают обычно вертикальные смещения грунтовых оснований. Деформации грунтов делятся на несколько видов:

1. Упругие деформации; изменения объема; искажения формы;

2. Неупругие остаточные: уплотнения, набухание, ползучесть, чисто остаточные.

Форма деформирования также делится на несколько видов.

а) крен; б) прогиб; в) выгиб; г) перекос.

Трещины бывают только в скальных породах. В изверженных скальных породах трещины образуются: при остывании лавы, в результате напряжения в земной коре или от воздействия человека (взрывы).

Во время эксплуатации зд. Происходит оседание. Деф-ции в грунтах основания не влияют на работу здания при условии отсутствия там воды. Если вода есть то то это особенно плохо для глинистых грунтов и для песчаных если происходит фильтрация воды.


4.2. Методы искусственного улучшения грунтов в основании.

Деформативные и прочностные свойства грунтов в значительной степени зависят от пористости грунтов и от величены сцепления между частицами скелета грунта. Увеличить прочность и уменьшить сжимаемость грунтов можно либо за счет уменьшения пористости грунта либо путем увеличения сцепления между частицами скелета грунта. Уменьшение пористости грунта достигается путем уплотнения грунта тромбовками, сваями, виброагрегатами и т.п. Увеличение сцепления между частицами скелета создается при помощи изотермической обработки грунта, цементацией грунта различными химическими реагентами и т.п. Уплотнение водонасыщенных грунтов может произойти только в процессе отжатия воды из грунта или после отжатия определенного объема грунта. Поэтому для уплотнения применяют дренаж и водопонижение. Способы уплотнения должны быть такими, чтобы прочность была больше начальной прочности.

Закрепление грунтов основывается на существенном изменении их физико-механических свойств без изменения положения твердых частиц, входящих в состав грунтов, в отличие от уплотнения. Изменение физико-механических свойств достигается с помощью использования вяжущих материалов, которые устанавливают более прочные связи между частицами грунта.

Закреплению поддаются относительно хорошо фильтрующие грунты, поскольку оно связано с внедрением в поры вяжущих материалов. Способ закрепления выбирают в зависимости от грунтовых условий района строительства и производственных возможностей его выполнения.

Для закрепления песков и макропористых грунтов в практике современного градостроительства применяют силикатизацию (используют 2 метода – 2-растворный и 1-растворный). 2-растворный метод основывается на образовании, в результате взаимодействия растворов силиката натрия, хлористого кальция, геля кремниевой кислоты, который явл. вяжущим материалом. Применяют для закрепления песков средней крупности и крупных. Растворы нагнетают в грунт с пом-ю инъекторов (перфорированная труба длиной 1 м с наконечником), кот-е погружаются в грунт забивкой или вибрированием. При необходимости полуячения закрепленного массива грунта толщиной более 1 м инъектор погружают еще на 1 м и вновь закрепляют грунт. Для закрепления массива грунта их располагают в шахматном порядке. При закреплении слабо фильтрующих грунтов (пески мелкие, пылеватые, лёссовые грунты) используют метод 1-растворной силикатизации.

В слабо фильтрующих, слабых грунтах (илах, глинах и суглинках, нах-ся в текучем или текучепластичном состоянии) используют электрохимическое закрепление грунтов. Метод основан на использовании электороосмоса для принудительного введения в грунты растворов силиката натрия, хлористого кальция, для чего через грунты пропускаеться эл. ток, вызывающий движение воды от анода к катоду. Под действием эл.тока увеличивается скорость проникновения растворов, скорость протекания реакций.

Для закрепления грунтов, обладающих большой водонепроницаемостью (трещиноватые скальные породы, гравий, галька) прим. цементацию, кот-ая основана на нагнетании раствора цем-го вяжущего под большим давлением.

В последнее время получил распространение метод закрепления с помощью смолизации грунтов. Нагнетаемые в поры грунта и твердеющие там смолы превращают грунты оснований в относительно прочное твердое тело.

Для закрепления просадочных лёссовых грунтов получил широкое распространение термический метод. Он основывается на явлении увеличения почности структурных связей грунтов под действием высоких температур, которые получают сжиганием в предварительо пробуренных скважинах солярового масла, мазута, прир. газа и др.

Для уменьшения водопроницаемости грунтов используют закрепление с пом. битумизации и глинизации.

Следует заметить, что из-за высокой стоимости закрепление грунтов используют сравнительно редко и только в тех случаях, когда иное решение по устройству фундаментов невозможно или связано с еще большими затратами матриальных средств.

4.3. Основания и фундаменты. Виды фундаментов и область рационального применения. Выбор заложения глубины фундамента. По условию залегания скальных пород и по характеру вышележащих напластований грунтов можно различить следующие виды оснований:

1. Однородную грунтовую толщу на всю глубину, практически влияющую на осадки и устойчивость фундаментов.

2. Слоистую толщу грунтов, характеризуемую различной деформативностью и различными прочностными показателями для грунтов различных пластов.

3. Резко неоднородную толщу грунтов как по глубине залегания, не сжимаемых скальных пород, так и его свойствами грунтов, образующие отдельные линзы и прослойки.

Вид основания обуславливает выбор того или иного типа фундаментов. Фундаменты делятся на 2 типа:

  1. Фундаменты устраиваемые в котлованах.

II. Фундаменты свайные и фундаменты глубокого заложения Фундаменты устраиваемые в котлованах делятся:

1. На отдельные фундаменты устраиваемые под колонны и стены в комбинации с фундаментными балками. Отдельные ф-ты под колонны используют в случаях, когда неравномерность осадок не превышают предельно допустимых значений.

2. Ленточные фундаменты под колонны, воспринимающие давление от ряда колонн: ленты делают и в двух направлениях – фундаменты из перекрестных лент, ленточные фундаменты под стены, простираются вдоль стен. Ленточные фундаменты можно развивать только по ширине;

4. Сплошные фундаменты в виде ж/б плит в частности под сетку колонн и под стены, в виде оболочек и т.д. работая на изгиб, они выравнивают осадки в двух взаимно ┴ направлениях, обеспечивая совместную работу основания и здания.

5. Массивные фундаменты в виде жесткого массива под всем сооружением. Используют при стр-ве дымовых труб, доменных печей, опор мостов, мачтовых соор.

Свайные фундаменты подразд. по способу погружения:

  1. Забивные – их погружают в грунт с пом. спец. сваебойных молотов.;

  2. Погружение с пом. вибропогружателей и вибромолотов выполняют при наличии в основании песчаных водонасыщенных грунтов;

  3. Вдавливание с пом. статической нагрузки производят в случаях, когда свайные ф-ты возводят рядом с уже сущ-ми зд.

  4. Погружение с пом. завинчивания осущ-ют используя спец. винтовые лопасти Ш до 2 м, располагаемые у острия.

По условиям передачи нагрузки на грунты оснований сваи подразд-т на сваи-стойки и сваи трения (висячие сваи).



По материалу изготовления сваи бывают:

  1. Дерев-е; 2. Бетонные; 3. Ж/б; 4. Метал-е; 5. Комбинир-е.

По условиям изготовления и погружения сваи разделяют на погружаемые в грунт в готовом виде и сваи, формируемые в грунте основания (набивные). Набивные сваи по материалу подразделяют на бетонные, ж/б, грунтовые, щебеночные и грутоцементные (последние 3 прим. редко), а по способу изготовления различают сваи без оболочек, с неизвлекаемой оболочкой и с обол-й, извлекаемой из грунта.

Ф-ты глубокого заложения прим. при возведении уникальных сооружений – с большими нагрузками на основание, при стр-ве заглубленных помещений, подземных гаражей, мостовых опор и т.п. Применяют в наст. время: сваи-оболочки, опускные колодцы и кессоны, ф-ты, возводимые методом "стена в грунте".

При назначении глубины заложения фундамента необходимо выбрать несущий слой грунта, который совместно с подстилающими слоями обеспечивал бы развитие осадков при уплотнении грунтов не выше предельно допустимого значения и отсутствие перемещения фундаментов после запасания осадок. Решая этот вопрос, учитывают 6 основных факторов:

1. Конструктивные особенности (наличие подвалов, приямков, ввод ком-ций)

2. Инженерно-геологические условия.

3. Особенности соор. возводимых и расположенных рядом.

4. Глубина промерзания.

5. Рельеф стройплощадки.

6. Гидрогеологические условия – на выбор заказчика.


4.4. Фундаменты на просадочных грунтах. К просадочным грунтам относятся лёссовидные суглинки и лёссы , которые

имеют следующие характерные признаки: относительно высокую пористость (около 50%) при однородном зерновом составе. В просадочных грунтах из-за наличия карбонатов при замачивании происходит их быстрое размокание, вызывающее нарушение их первоначальной структуры, что приводит к значительному росту осадок.

В зависимости от условий проявления просадки толщи просадочных грунтов на строительной площадке подразделяют на два типа.

1 тип -грунтовые условия, при которых возможна просадка от внешней нагрузки, а просадка от собственного веса грунтов не происходит или не превышает 5 см.

2 тип -грунтовые условия, при которых просадка происходит от внешней нагрузки и собственного веса и значение последней превышает 5 см.

При 1 типе грунтовых условий по просадочности и толще просадочных грунтов в пределах 5-6 м. применяют следующие способы:

  1. Уплотнение грунтов с помощью тяжёлых трамбовок после доведения влажности грунта до оптимальной. Этот способ применяют, если глубина заложения фундамента 1,5-2 м, т.к. толщина остающихся под ним слоёв просадочных грунтов составляет 3,5-4 м, допускает уплотнение с помощью трамбовок.

  2. Уплотнение и устройство подушек из непросадочных местных грунтов. Данный метод применяют, если не удаётся уплотнить грунт с помощью трамбования на требуемую глубину. Подушку устраивают над уплотнённым слоем просадочного грунта.

  3. Устройство свайных фундаментов с прорезкой всей толщины просадочных грунтов с целью передачи давления на непросадочные подстилающие слои грунта.

  4. Уплотнение грунтов подводными взрывами с использованием предварительного замачивания, для чего снимают перед замачиванием верхний слой грунта в зоне предполагаемой застройки, на спланированное дно выемки насыпают песок. Затем в полученный котлован наливают воду и после замачивания просадочной толщи производят взрывы, которые, нарушая структуру грунта, способствуют его уплотнению.

При 2 типе грунтовых условий по просадочности применяют следующие способы:

  1. устройство свайных фундаментов с прорезкой просадочной толщи;

  2. закрепление грунтов (смолизация, силикатизация и т.п.);

  3. уплотнение грунтов с помощью грунтовых свай (песчаных);

  4. устройство свайных фундаментов из набивных свай с уширенной пятой;

  5. уплотнение грунтов с помощью предварительного замачивания и взрывов в скважинах с последующим уплотнением верхнего слоя с помощью тяжёлых трамбовок или подводных взрывов.


4.5. Основные принципы проектирования и расчета фундаментов. При проектировании фундаментов сооружений на основе данных инженерно-геологических изысканий, результатов полевых и лабораторных испытаний, определений показателей механических, прочностных и деформативных свойств грунтов и конструктивных особенностей сооружения следует:

1. Установить глубину заложения фундаментов в зависимости от геологического строения места постройки, глубины сезонного промерзания – оттаивания и свойств грунтов оснований.

2. Правильно оценить несущую способность грунтовых оснований и их устойчивость при действии нагрузки от сооружения.

3. Запроектировать такую систему фундаментов и такие размеры, чтобы при нагрузке от сооружения их основания имели осадки меньше предельных для сооружения.

4. Обеспечить прочность фундаментов, рассматривая их совместную работу с деформируемым основанием.

5. Учесть особенности грунтовых оснований при производстве земляных и фундаментных работ и обеспечить минимальное нарушение природной структуры естественных оснований.

6. Выполнить предусмотренные проектом меры по обеспечению устойчивости фундаментов.

Рекомендуется следующий порядок проектирования:

1. При выбранном типе надземной несущей конструкции определяются нагрузки, приходящиеся на каждый проектируемый фундамент.

2. Оцениваются инженерно-геологические условия стройплощадки и определяются свойства фундаментов.

3. Выбирают ориентировочно глубину заложения и тип фундамента.

4. Устанавливают размеры подошвы фундаментов исходя из величины нормативного давления на грунт основания, при котором обеспечивается линейная зависимость между напряжениями и деформациями грунтов.

5. Определяются осадки фундаментов и устанавливаются их неравномерности.

6. Производится проверка устойчивости грунтов основания.

Если при расчете оказывается, что имеются чрезмерные осадки, их неравномерности или недостаточная устойчивость основания, то расчет производят повторно, добиваясь желаемого результата. Когда расчет показывает, что ожидаются большие осадки или недостаточна устойчивость основания, приходится пересматривать несущую конструкцию либо глубину заложения фундамента.
4.6. Основные приемы реконструкции и ремонта фундамента.

Реконструкция фундаментов производится при увеличении нагрузок на фундаменты в результате надстройки зданий, расширения и изменения технологии производства в промышленных сооружениях, при разрушении фундаментов (в результате воздействия агрессивных вод, вибрации и т.п.), а также при возведении фундаментов соседних сооружений на глубине ниже фундаментов существующего сооружения. Методы усиления фундаментов в основном зависят от целей такого усиления, свойств грунтов основания, конструкций фундаментов и всего сооружения.

Усиление прочности кладки бутового фундамента производится нагнетанием цементного раствора под давлением через металлические трубки. Наиболее часто кирпичные, бутовые и ж/б фундаменты усиливают, устраивая ж/б обоймы, которые соединяются между собой металлическими стержнями – анкерами. Для повышения жесткости всего деформируемого здания со сборными ж/б и прерывистыми фундаментами производится замоноличивание фундаментов путем заполнения бетоном промежутков между отдельными сборными фундаментными подушками и постановкой ж/б обойм.

Анкеры размещаются в промежутке между фундаментными подушками. В тех случаях когда требуется увеличение площади подошвы фундаментов, кроме устройства ж/б обоймы, подводят также ж/б плиты под подошву существующего фундамента. При усилении ленточных фундаментов и прямоугольных фундаментов большой площади работы по подводке фундаментов производятся небольшими участками по длине фундаментов и не требуют дополнительных креплений стен. Наиболее часто применяется усиление фундаментов нагружением свай вне контура фундамента (выносные сваи) и передачи нагрузки от реконструируемого фундамента через горизонтальные балки на выносные сваи.

Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации