Определение осадки основания во времени

Конечные осадки фундаментов и их разности не всегда дают полное представление о влиянии деформаций основания на сохранность сооружения в процессе постройки и эксплуатации. Для того чтобы это влияние учесть полностью, нужно знать осадки фундаментов во времени.

Необходимость определения осадок фундаментов во времени может быть пояснена следующим простым примером. Предположим, что два соседних фундамента, впоследствии перекрываемые балкой, имеют одинаковые размеры и возводятся на грунтах, имеющих равные модули деформации. Но в основании первого фундамента залегают песчаные грунты, а в основании второго — глинистые. Конечные осадки и первого и второго фундаментов в таких условиях будут одинаковы, а разность конечных осадок будет равна нулю. Но осадка фундамента на глинистых грунтах будет протекать значительно медленнее, чем осадка фундамента на песчаных грунтах. В какой-то момент времени разность осадок фундаментов будет наибольшей. Если эта разность превысит допустимую величину, то нормальная эксплуатация данного сооружения будет нарушена, хотя разность конечных осадок и равна нулю.

Неодинаковая скорость осадок фундаментов может быть обусловлена не только неоднородностью грунтовых условий, но также различием размеров и формы фундаментов.

Если в пределах сжимаемой толщи залегают несколько слоёв грунта, исключая песчаные грунты, с различной сжимаемостью и водопроницаемостью, то кривая осадки фундамента во времени может быть приближённо найдена, по предложению Н. А. Цытовича, исходя из осреднённых значений модуля деформации и коэффициента фильтрации в пределах сжатия грунтов. Среднее значение модуля сжатия можно получить, приравнивая осадку многослойной толщи со средним модулем деформации:

.

где — площадь криволинейной эпюры уплотняющих давлений от инженерного сооружения в пределах сжимаемой толщи (за исключением сжимаемой толщи песка); - конечная осадка основания, за исключением осадки песчаных слоёв.

Средний коэффициент фильтрации в пределах определяется по формуле:

.

где и — толщина и коэффициент фильтрации отдельного ИГЭ глинистого грунта в пределах сжимаемой толщи (за исключением песчаных слоёв).

Вычисляем коэффициент консолидации :

Дальнейший расчёт ведётся, как для однородного слоя грунта.

Осадка основания в данный момент времени от начала приложения нагрузки определяется выражением.

где — полая (конечная) осадка фундамента, полученная в 4 разделе, за исключением осадки песчаных слоёв; - коэффициент степени (времени) консолидации, который изменяется от 0 до 1.

коэффициент степени (времени) консолидации является функцией показателя фактора времени консолидации грунта, который определяется по формуле.

где и — показатели фактора времени консолидации грунта, соответствующие прямоугольной и треугольной эпюрам уплотняющих давлений; - интерполяционный коэффициент, значения которого зависят от отношения крайних ординат трапецеидальной эпюры.

Показатели фактора времени.

консолидации грунта и.

0,10.	0,02.	0,005.
0,20.	0,08.	0,020.
0,30.	0,17.	0,06.
0,40.	0,31.	0,13.
0,50.	0,49.	0,24.
0,60.	0,71.	0,42.
0,70.	1,00.	0,69.
0,80.	1,40.	1,08.
0,90.	2,09.	1,77.
0,95.	2,80.	2,54.

Таблица 8

Интерполяционный коэффициент.

1,0.		5,0.	0,39.
1,5.	0,83.	6,0.	0,34.
2,0.	0,71.	7,0.	0,30.
2,5.	0,62.	8,0.	0,27.
3,0.	0,55.	9,0.	0,25.
3,5.	0,50.	10,.	0,23.
4,0.	0,45.	12,0.	0,20.
4,5.	0,42.	15,0.	0,17.
20,0.	0,13.

Скважина № 1:

U.	I.	N1.	N2.	N.
0.10.	0.409.	0.02.	0.005.	0.0111.
0.20.	0.08.	0.020.	0.0445.
0.30.	0.17.	0.06.	0.1050.
0.40.	0.31.	0.13.	0.2036.
0.50.	0.49.	0.24.	0.3422.
0.60.	0.71.	0.42.	0.5386.
0.70.	1.00.	0.69.	0.8168.
0.80.	1.40.	1.08.	1.2109.
0.90.	2.09.	1.77.	1.9009.
0.95.	2.80.	2.54.	2.6463.

Скважина № 2:

U.	I.	N1.	N2.	N.
0.10.	0.422.	0.02.	0.005.	0.0113.
0.20.	0.08.	0.020.	0.0453.
0.30.	0.17.	0.06.	0.1064.
0.40.	0.31.	0.13.	0.2060.
0.50.	0.49.	0.24.	0.3455.
0.60.	0.71.	0.42.	0.5424.
0.70.	1.00.	0.69.	0.8208.
0.80.	1.40.	1.08.	1.2150.
0.90.	2.09.	1.77.	1.9050.
0.95.	2.80.	2.54.	2.6497.

Осадка несвязных грунтов, входящих в, произойдёт сразу же после приложения нагрузки, поэтому время разной степени консолидации определяем для глинистых слоёв, входящих в мощность сжимаемой толщи, по формуле:

.

где — путь фильтрации воды из сжимаемой толщи грунта. В случае если под лежит водопроницаемый слой (например, песок), то. Если под лежит водонепроницаемый слой (например, суглинки и глины полутвёрдые и твёрдые), то .

hФ1=3.884м.

hФ2=4.3512=2.175 м.

Таблица 9

Определение осадки во времени Скважина № 1:

	;		0.00.
0.10.	0.0111.	0.004.	0.21.
0.20.	0.0445.	0.016.	0.42.
0.30.	0.1050.	0.038.	0.62.
0.40.	0.2036.	0.074.	0.83.
0.50.	0.3422.	0.125.	1.04.
0.60.	0.5386.	0.198.	1.25.
0.70.	0.8168.	0.300.	1.46.
0.80.	1.2109.	0.444.	1.66.
0.90.	1.9009.	0.697.	1.87.
0.95.	2.6463.	0.971.	1.98.

Скважина № 2:

	;		0.00.
0.10.	0.0113.	0.001.	0.16.
0.20.	0.0453.	0.003.	0.32.
0.30.	0.1064.	0.007.	0.47.
0.40.	0.2060.	0.013.	0.63.
0.50.	0.3455.	0.022.	0.78.
0.60.	0.5424.	0.034.	0.93.
0.70.	0.8208.	0.052.	1.08.
0.80.	1.2150.	0.077.	1.24.
0.90.	1.9050.	0.120.	1.39.
0.95.	2.6497.	0.167.	1.47.

По результатам расчёта осадки фундаментов во времени строим графики консолидации.

?Smax=2.4 см=0.024.