Меню

Давление грунта с учетом взвешивающего действия воды формула

Определение характеристик физических свойств грунта, получаемых расчетом

На основании полученных из опытов результатов плотности ρ и влажности W требуется рассчитать по формулам следующие характеристики физических свойств грунта.

1.Плотность сухого грунта (скелета грунта) ρd, представляющую собой массу минеральных частиц в единице объема грунта нарушенной или ненарушенной структуры и определяемую по формуле:

, г/см 3 ; т/м 3 ,

где W – влажность в долях единицы.

2.Удельный вес грунта γ – вес единицы объема грунта. Определяется по формуле

, кН/м 3 ,

где g ≈ 10 м/с 2 – ускорение свободного падения.

3. Удельный вес твердых частиц грунта – вес единицы объема минеральных частиц

, кН/м 3 ,

где ρs – плотность твердых частиц грунта.

Плотностью твердых частиц грунта называется масса единицы объема минеральных частиц в плотном теле, т.е. ρs представляет собой отношение массы минеральных частиц грунта только к их объему. Определяется опытным путем.

Для большинства грунтов ρs меняется в незначительных пределах – от 2,20 до 2,95 г/см 3 и в среднем может быть принята равным для песчаных грунтов – 2,65, для глинистых – 2,70 г/см 3 .

4.Удельный вес сухого грунта (скелета грунта) γd – вес минеральных частиц в единице объема грунта

, кН/м 3 .

5.Коэффициент пористости е – отношение объема пор к объему минеральных частиц в грунте, выраженное в долях единицы.

Определяется по одной из следующих формул:

6.Пористость грунта n – отношение объема пор к объему всего грунта, выраженное в % или долях единиц

или .

7.Степень влажности Sr (коэффициент водонасыщенности) – отношение природной влажности грунта к его полной влагоемкости, соответствующей полному заполнению пор грунта водой, т.е.

где ρw=1 г/см 3 , т/м 3 – плотность воды, γw=10 кН/м 3 – удельный вес воды.

По ГОСТ 25100-96 крупнообломочные и песчаные грунты по степени влажности подразделяются на:

При полном водонасыщении (Sr=1) неуплотненные грунты, в большинстве случаев залегающие ниже уровня грунтовых вод (пески, супеси, слабые суглинки и глины, илы при наличии в порах свободной, гидравлически непрерывной воды), представляют двухфазную систему, называемую грунтовой массой.

8. Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды

или , кН/м 3 .

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7

Определение зернового (гранулометрического) состава песчаного грунта и степени неоднородности зернового состава (ситовый метод)

Зерновым (гранулометрическим) составом грунта называется содержание по массе групп частиц (фракций) различной крупности, выраженное в процентах по отношению к общей массе сухой навески, взятой для анализа.

Гранулометрический состав является одним из важных показателей, определяющих физико-механические свойства грунта. От него зависят такие свойства, как пластичность, пористость, сопротивление сдвигу, сжимаемость, водопроницаемость и др.

Для крупнообломочных и песчаных грунтов зерновой состав является основным классификационным показателем, по которому последним присваивается строительное наименование или тип (таблица 2 ГОСТ 25100-82).

Определение зернового состава заключается в разделении грунта на фракции (группы частиц), близкие по крупности, и установлении их процентного содержания.

Зерновой (гранулометрический) состав песчаных грунтов определяется ситовым методом, т.е. путем просеивания их через набор калиброванных сит. Размер фракций определяется размерами отверстий двух смежных сит, а масса этих фракций – взвешиванием остатков на каждом сите.

Необходимое оборудование и материалы:

o песчаный грунт в воздушно-сухом состоянии;

o набор сит с размерами отверстий 2; 0,5; 0,25; 0,1 мм, поддон и крышка;

o технические весы с разновесами;

o нож, кисточка для сметания частиц с сит.

Подготовительные работы

Грунт со строительной площадки доведен до воздушно-сухого состояния; отдельные комки осторожно растерты в фарфоровой ступке резиновым пестиком во избежание разрушения отдельных зерен.

Читайте также:  Определить давление смеси на стенки сосуда

Ход работы:

1. Предварительно проверив чистоту каждого сита, собрать набор сит в колонку, размещая их от поддона в порядке увеличения размера отверстий.

2. Отобрать по методу квадратов среднюю пробу песчаного грунта для анализа. Для этого рассыпать грунт тонким слоем на листе плотной бумаги или картоне, провести ножом в продольном и поперечном направлениях борозды, разделяя поверхность грунта на квадраты, и отобрать понемногу грунта из каждого квадрата. Масса средней пробы должна составлять около 100 г (взвесить с точностью до 0,1 г).

3. Взвешенная проба грунта высыпается на верхнее сито, закрывается крышкой и просеивается через весь набор сит в течение 5 минут.

4. Остатки грунта на ситах и в поддоне взвешиваются с точностью до 0,1 г и результаты записываются в таблицу 3. Сумма масс всех фракций (остатков на ситах) сравнивается с массой, взятой на анализ пробы. При расхождении массы более чем на 0,5% анализ повторяют.

5. Вычисляется процентное содержание каждой фракции с точностью до 1% , как отношение остатка на сите к суммарной массе всех остатков, а также содержание частиц в %% нарастающим итогом, начиная с меньшего диаметра частиц. Все данные заносятся в таблицу.

Таблица 3. Форма записи результатов определения зернового гранулометрического состава песчаного грунта (с примером)

Диаметр фракций, мм Остатки на ситах Диаметр частиц, мм Содержание частиц, % Примечание
г %
>2 2-0,5 0,5-0,25 0,25-0,1

Последнее изменение этой страницы: 2016-06-26; Нарушение авторского права страницы

Источник

Напряжения от собственного веса грунта

Вертикальные нормальные напряжения в грунте от веса лежащих выше грунтов называют природным или бытовым давлением и обозначают szg.

Природное давление в однородном грунте на глубине h определяются по формуле

где g – удельный вес грунта.

Природное давление в неоднородном основании на кровле (n+1)-го слоя вычисляется по формуле

, (29)

где gi и hi – соответственно удельный вес и толщина i-го слоя грунта.

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупора, должен приниматься с учетом взвешивающего действия воды по формуле (11). На кровлю водонепроницаемого слоя грунта (на водоупор) в этом случае действует дополнительное давление равное gwhw; здесь gw = 10 кН/м 3 – удельный вес воды, hw — разность отметок уровня грунтовых вод (WL) и кровли водоупора (рисунок 12).

Если под слоем водонепроницаемого грунта расположены грунтовые воды, то на кровлю грунта под водоупором действуют давления, уменьшенные на gwh2; здесь gw = 10 кН/м 3 – удельный вес воды, h2 – толщина водонепроницаемого слоя грунта (рисунок 13).

График напряжений от собственного веса грунта szg называется эпюрой напряжений от собственного веса грунта.

Пример 2.Построить эпюру напряжений от собственного веса грунта для грунтовых условий, приведенных на рисунке 14. Характеристики грунтов:

Решение. На поверхности грунта напряжение от собственного веса грунта равно нулю.

Напряжение по подошве первого слоя равно szg1 = g1h1 = 20×2 = 40 кПа.

Напряжение по подошве второго слоя вычисляем с учетом взвешивающего веса воды

9,99 кН/м 3 ;

= 40 + 9,99×2 = 59,98 кПа.

Напряжение на кровле водоупора вычисляем с учетом дополнительного давления от веса воды во втором слое

Напряжение по подошве третьего слоя

Напряжение на кровле четвертого слоя вычисляем с учетом обратного скачка

Контрольные вопросы для самоподготовки.

1. Фазы напряженно-деформированного состояния грунтов при передаче на них постепенно увеличивающейся нагрузки.

2. Что характеризует начальное критическое давление?

3. Что понимают под расчетным сопротивлением грунта?

4. Как экспериментально определить распределение давлений по подошве фундамента?

5. Закон распределения давлений по подошве фундамента полученный в результате теоретических исследований.

6. Закон распределения давлений по подошве фундамента, применяемый в инженерных расчетах.

7. Определение напряжений в толще грунта от сосредоточенной силы, приложенной к поверхности грунтового основания.

8. Определение напряжений в толще грунта от равномерно распределенного давления, приложенной к поверхности грунтового основания на прямоугольной площади.

9. Какой принцип заложен в определении напряжений в толще грунта по методу угловых точек?

10. Какие имеются особенности определения напряжений в толще грунта от собственного веса при наличии в основании напорных и безнапорных грунтовых вод?

Источник

15.4. МЕТОДЫ РАСЧЕТОВ (ч. 1)

Расчеты при проектировании колодцев должны производиться на нагрузки и воздействия, которые определяются условиями строительства и эксплуатации сооружения.

Расчетные нагрузки принимаются как произведение нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке, учитывающий возможные отклонения нагрузок в неблагоприятную сторону от нормативных значений и устанавливаемый в зависимости от рассматриваемого фактора.

Нормативные нагрузки, коэффициенты надежности по нагрузке (табл. 15.1) и сочетания нагрузок должны приниматься в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83 и СНиП II-6-74.

ТАБЛИЦА 15.1. КОЭФФИЦИЕНТЫ НАДЕЖНОСТИ ПО НАГРУЗКАМ НА ПЕРИОД СТРОИТЕЛЬСТВА

Нагрузки и воздействия Обозначение Коэффициент надежности по нагрузке
Постоянные
Вес строительных конструкций, Н:
стен
днища
Gw
Gp
1,1 (0,9)
Основное давление грунта, Па pg
Дополнительное давление грунта от наклона пластов, Па pgi
Гидростатическое давление подъемных вод, Па pω
Сила трения стен колодца по грунту при расчете на всплытие, Н T1 1,0
Пригрузка колодца анкерами против всплытия, Н Qa
Кратковременные
Сила трения стен колодца по грунту при погружении, Н T2 1,1
Пригрузка колодца при погружении, Н Ql 1,0
Сопротивление грунта под подошвой ножа при погружении колодца, Н Fu
Дополнительное горизонтальное давление грунта, вызываемое креном колодца, Па pgs 1,1 (0,9)

Примечания: 1. Значения коэффициента надежности по нагрузке, указанные в скобках, должны приниматься при расчете на погружение и всплытие, устойчивости на опрокидывание и скольжение, а также в других случаях, когда ухудшаются условия работы конструкций.

2. При расчете конструкций и оснований по деформациям коэффициент надежности но нагрузке принимается равным 1.

Для колодцев, погружаемых в обводненных грунтах без водопонижения с подводной разработкой грунта, вес стен колодца, находящихся ниже уровня воды, в период погружения определяется с учетом взвешивающего действия воды. Гидростатическое давление подземных вод pω следует учитывать для частей колодца, погружаемых ниже уровня подземных вод в любые грунты, независимо от способа погружения колодца. Расчетный уровень подземных вод принимается по максимально высоким данным прогноза.

Горизонтальное давление грунта на колодец определяется как сумма давлений: основного рg — от веса грунта с горизонтальной поверхностью и с постоянной на ней нагрузкой, с учетом влияния сил трения, действующих по боковой поверхности колодца, и дополнительного — от наклона пластов рgi и возникающего при кренах погружаемого колодца pgs .

Для колодцев, погружаемых ниже уровня подземных вод, значение общего горизонтального давления определяется как сумма давлений (основного и дополнительного) грунта и гидростатического давления подземных вод, при этом основное давлении грунта определяется с учетом взвешивающего действия воды.

Удельный вес грунта γsb с учетом взвешивающего действия воды определяется по формулам:

где γs — удельный вес частиц грунта, который в среднем может быть принят: для песка 2,66·10 4 Н/м 3 , для супеси и суглинка 2,7·104 Н/м 3 , для глин 2,74·104 Н/м 3 ; γω — удельный вес воды 104 Н/м 3 ; e — коэффициент пористости; γd — удельный вес сухого грунта, Н/м 3 ; n — пористость, %

Значение основного давления грунта на колодец определяется как активное давление грунта на цилиндрическое ограждение:

где Кр — коэффициент, учитывающий дополнительное давление грунта, возникающее в результате действия сил трения (определяется по рис. 15.9); рa.r — активное давление грунта на гладкое цилиндрическое ограждение:

здесь γ — удельный вес грунта; r — наружный радиус круглого в плане колодца или условный радиус для некруглых колодцев (рис. 15.10); φ — угол внутреннего трения грунта, град;

h — расстояние от поверхности грунта до рассматриваемого сечения; q — равномерно распределенная нагрузка, Н/м 2 ; с — сцепление грунта, Па; K — коэффициент, учитывающий уменьшение сцепления грунта в результате сдвига в призме обрушения.

В зависимости от консистенции грунта значение K рекомендуется принимать:

Консистенция грунта K
для твердой консистенции 0,22
для полутвердой консистенции 0,25
для тугопластичной консистенции 0,20
для мягкопластичной консистенции 0,05

Формула для определения рa.r может быть представлена в виде:

где F1 , F2 и F3 — функции, зависящие от угла внутреннего трения φ и коэффициента n (определяются по рис. 15.10–15.12).

Если колодец погружается в грунт с разнородными напластованиями, то при расчете удобнее весь грунт, лежащий выше расчетного сечения, заменять эквивалентным слоем, приведенным к удельному весу рассматриваемого слоя. Высота этого слоя определяется по формуле

где Σγihi — полный вес лежащих выше слоев грунта; γ — удельный вес грунта рассматриваемого слоя.

Коэффициент неравномерности Ku давления грунта по периметру колодца в период его погружения вычисляется по выражению

В формуле (15.9) значения pg , pgi и pgs , определяются для глубины h = HwНb/2 (где Hw — проектная глубина погружения колодца; Hb — высота ножевой части колодца или I расчетного пояса.

Значение Ku для колодцев, погружаемых без тиксотропной рубашки, следует принимать не менее 1,25.

Дополнительное давление грунта, вызываемое наклоном пластов, определяется по формуле

где α — коэффициент, принимаемый в зависимости от угла наклона пластов ψ :

ψ рад. 0,139 0,176 0,262 0,349 0,437 0,524
α 0,02 0,06 0,15 0,25 0,37 0,50

Обусловленное наклоном пластов дополнительное давление грунта, нагружая колодец с одной стороны, вызывает симметричный отпор грунта с противоположной стороны. Для круглых в плане колодцев эту нагрузку рекомендуется принимать изменяющейся в плане по наружному контуру по закону косинуса, т.е. pgicosβ (рис. 15.13). Дополнительное давление грунта, вызываемое кренами колодца, можно определить по предложенным ВНИИГСом формулам:

для круглого колодца

для прямоугольного колодца

где Gw — расчетное значение веса опускного колодца при погружении; γpl — коэффициент надежности погружения, обычно принимаемый равным 1,15; a и b — наибольшая и наименьшая стороны прямоугольного колодца, м; T2 — расчетная сила трения грунта выше ножевой части колодца, определяемая для глубины h = HwHb через удельную силу трения грунта t по боковой поверхности колодца из выражения

здесь γс — коэффициент условий работы, принимаемый: 1,2 — для плотных песков с гравием или щебнем и 1,0 — для остальных грунтов; A I — площадь поверхности ножевой части колодца или I расчетного пояса.

Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения

Источник

Диагностика и виды давления © 2021
Все права сохранены © 2020. Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер и не является рекомендацией к применению. Обязательно проконсультируйтесь с вашим лечащим врачом. Внимание! Материалы могут содержать информацию, предназначенную для пользователей старше 18 лет. 18+

Adblock
detector