Курсово. Основания и фундаменты. Оценка инженерногеологических условий строительной площадки

• Название: Оценка инженерногеологических условий строительной площадки
• Анкор: Курсово
• Дата: 01.03.2021
• Размер: 1.68 Mb.
• Имя файла: Основания и фундаменты.docx
• Тип: Документы; #180809
• страница: 1 из 7

Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки.

Районом строительства является г. Москва. Рельеф площадки относительно ровный. На площадке строительства пробурено 3 скважины. Вскрыты 4 слоя грунтов. Грунтовые воды обнаружены на глубине 4,2 м от поверхности земли. План строительной площадки, геологические разрезы скважин приведены в задании.
1.1 Физические свойства и классификационные показатели грунтов.

Слой 1- Песчаный грунт. Мощность слоя 3.1-3.4 м. Плотность ρ=1,7 т/м³. Удельный вес γ=ρ*g=1,7*9,81=16,47 кН/м³. Плотность частиц ρ_s=2,65 т/м³. Влажность W=0,12.

Коэффициент пористости е= (ρ_s/ρ)(1+W)-1=(2,65/1,7)*(1+0,12)-1=0,74

Степень влажности (показатель водонасыщености)

S_r=ρ_s*W/е*ρ_w=2,65*0,12/0,74*1,0=0,42

Удельный вес частиц грунта γ_s=ρ_s*g=2,65*9,81=26 кН/м³.

Удельный вес сухого грунта γ_d=γ/1+W=16,47/1+0,12=16,59 кН/м³.

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии γ_sв=γ_s-γ_w//1+е=26-9,81/1+0,74=9,30 кН/м³.

Согласно ГОСТ 25100-2011 грунт первого слова песок мелкой крупности, маловлажный т.к S_r<0.8.
Слой 2 -Суглинок. Мощность слоя 0,7 м. Плотность ρ=1,94 т/м³. Удельный вес γ=ρ*g=1,94*9,81=19,03 кН/м³. Плотность частиц ρ_s=2,70 т/м³. Влажность W=0,26. Влажность на границе пластичности W_l=0.3, на границе раскатывания Wp=0.2. Число пластичности I_p= W_l-Wp=0.3-0.2=0.1.

Показатель текучести I_l= W-Wp/W_l-Wp=0.26-0.2/0.3-0.2=0.6.

Коэффициент пористости е= ρ_s/ρ(1+W)-1=2,70/1.94*(1+0,26)-1=0,75

S_r=ρ_s*W/е*ρ_w=2.70*0,26/0,75*1,0=0.936.

Удельный вес частиц грунта γ_s=ρ_s*g=2,7*9,81=26,49 кН/м³.

Удельный вес сухого грунта γ_d=γ/1+W=19,03/1+0,26=15,1 кН/м³.

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии γ_sв=γ_s-γ_w//1+е=(26,49-9,81)/(1+0,75)=9,53 кН/м³.

Согласно ГОСТ 25100-95/18/ грунт третьего слоя суглинок мягкопластичный (т.к. 0< I_l=0,6<1).
Слой 3 -Суглинок. Мощность слоя 2,9 м. Плотность ρ=1,98 т/м³. Удельный вес γ=ρ*g=1,98*9,81=19,42 кН/м³. Плотность частиц ρ_s=2,71 т/м³. Влажность W=0,27. Влажность на границе пластичности W_l=0.316, на границе раскатывания Wp=0.196. Число пластичности I_p= W_l-Wp=0.316-0.196=0.12.

Показатель текучести I_l= W-Wp/W_l-Wp=0.27-0.196/0.316-0.196=0.61.

Коэффициент пористости е= ρ_s/ρ(1+W)-1=2,71/1.98*(1+0,27)-1=0,73

S_r=ρ_s*W/е*ρ_w=2.71*0,27/0,73*1,0=1

Удельный вес частиц грунта γ_s=ρ_s*g=2,71*9,81=26,58 кН/м³.

Удельный вес сухого грунта γ_d=γ/1+W=19,42/1+0,27=15,1 кН/м³.

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии γ_sв=γ_s-γ_w//1+е=(26,58-9,81)/(1+0,73)=9,69 кН/м³.

Согласно ГОСТ 25100-95/18/ грунт третьего слоя суглинок мягкопластичный (т.к. 0< I_l=0,61<1).
Слой 4- Песчаный грунт. Мощность слоя 2,4-2,6 м. Плотность ρ=2 т/м³. Удельный вес γ=ρ*g=2*9,81=19,62 кН/м³. Плотность частиц ρ_s=2,66 т/м³. Влажность W=0,25.

Коэффициент пористости е= (ρ_s/ρ)(1+W)-1=(2,66/2)*(1+0,25)-1=0,66

Степень влажности (показатель водонасыщености)

S_r=ρ_s*W/е*ρ_w=2,66*0,25/0,66*1,0=1

Удельный вес частиц грунта γ_s=ρ_s*g=2,66*9,81=26,09 кН/м³.

Удельный вес сухого грунта γ_d=γ/1+W=16,47/1+0,12=16,59 кН/м³.

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии γ_sв=γ_s-γ_w//1+е=26,09-9,81/1+0,66=9,80 кН/м³.

Согласно ГОСТ 25100-2011 грунт первого слова песок средней крупности, влажный т.к S_r=1.

Слой 5-Глинистый грунт. Мощность слоя от 4,85-5,5 м. Плотность ρ=1,92 т/м³. Удельный вес γ=ρ*g=1,92*9,81=18,84 кН/м³. Плотность частиц ρ_s=2,73 т/м³. Влажность W=0,32. Влажность на границе пластичности W_l=0.47, на границе раскатывания Wp=0.266. Число пластичности I_p= W_l-Wp=0.47-0.266=0.204.

Показатель текучести I_l= W-Wp/W_l-Wp=0.32-0.266/0.47-0.266=0.24.

Коэффициент пористости е= ρ_s/ρ(1+W)-1=(2,73/1,92)*(1+0,32)-1=0,88

S_r=ρ_s*W/е*ρ_w=2.73*0,32/0,88*1,0=0,99.

Удельный вес частиц грунта γ_s=ρ_s*g=2,73*9,81=26,78 кН/м³.

Удельный вес сухого грунта γ_d=γ/1+W=18,84/1+0,32=14,27 кН/м³.

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии γ_sв=(γ_s- γ_w)/(1+е)=26,78-9,81/1+0,88=9,03 кН/м³.

Согласно ГОСТ 25100-95/18/ грунт четвертого слоя глина тугопластичная (т.к. 0< I_l=0,24<1,0).
1.2 Прочностные характеристики грунтов.

Слой 1 Песчаный грунт. е=0,74 φ_n=28⁰. С₁₁=С_n=0 кПа φ_n=φ₁₁=28⁰. Для расчетов по первому предельному состоянию С₁= 0 кПа.φ₁=25,45.

Слой 2 Глинистый грунт. е=0,75 С₁₁=20 кПа φ_n=18. С₁₁=С_n=20 кПа φ_n=φ₁₁=18⁰. Для расчетов по первому предельному состоянию С₁= 13,3 кПа.φ₁=15,6.

Слой 3 Глинистый грунт. е=0,73 С₁₁=25 кПа φ_n=19. С₁₁=С_n=25 кПа φ_n=φ₁₁=19⁰. Для расчетов по первому предельному состоянию С₁= 16,6 кПа.φ₁=16,52.

Слой 4 Песчаный грунт. е=0,66 С₁₁=1 кПа φ_n=35⁰. С₁₁=С_n=1 кПа φ_n=φ₁₁=35⁰. Для расчетов по первому предельному состоянию

С₁=0,6 кПа.φ₁=31,8.

Слой 5 Глинистый грунт. е=0,87 С₁₁=47 кПа φ_n=18⁰. С₁₁=С_n=42,4 кПа φ_n=φ₁₁=18⁰. Для расчетов по первому предельному состоянию

С₁= 31,3 кПа.φ₁=15,65.
1.3 Расчетные сопротивления грунтов и деформационные характеристики. Расчетные сопротивления и деформационные характеристики грунтов определяем по таблицам СНиП.

R₁ го слоя=300 кПа,

R₂ го слоя=220 кПа,

R₃ го слоя=215 кПа,

R₄ го слоя=400 кПа,

R₅ го слоя=280 кПа.

Е₁ го слоя=13 МПа,

Е₂ го слоя=11 МПа,

E₃ го слоя=11,172 МПа,

E₄ го слоя=24,568 МПа,

Е₅ го слоя=9,5 МПа.

1.3 Характеристики физических и механических свойств грунтов. (нормативные значения)

Таблица 2

№ №	Наименование показателя свойства		Обозна чения	Ед. изм.	Значения показателей для слоев
					1	2	3	4	5
1	Естественная влажность		W	-	0,12	0,26	0,27	0,25	0,32
2	Плотность		ρ	т/м3	1,7	1,94	1,98	2,00	1,92
3	Плотность частиц		ρs	т/м3	2,65	2,70	2,71	2,66	2,73
4	Удельный вес		γ	кН/м3	16,47	19,03	19,42	19,62	18,84
5	Удельный вес частиц (тверд)		γs	кН/м3	26	26,48	26,58	26,09	26,78
6	Удельный вес во взвешенном состоянии		γsв	кН/м3	9,30	9,52	9,69	9,80	9,07
7	Коэффициент пористости		e	-	0,74	0,75	0,73	0,66	0,88
8	Степень влажности		Sr	-	0,42	0,93	1	1	0,99
9	Показатель просадочности		П	-	-	-	-	-	-
10	% содер. частиц крупнее (по гран составу)	2,0мм		%	1,2	-	-	1,2	-
		0,50мм		%	18,2	-	-	27,8	-
		0,25мм		%	38,2	-	-	56	-
		1мм		%	83,2	-	-	95	-
11	Влажность на границе текучести		WL	-	-	0,30	31,6	-	0,47
12	Влажность на границе раската		WP	-	-	0,20	19,6	-	0,266
13	Число пластичности		JP	-	-	0,10	0,12	-	0,204
14	Показатель текучести		JL	-	-	0,6	0,61	-	0,24
15	Удельное сцепление		Cn	кПа	-	20	25	1	47
16	Угол внутреннего трения		φn	град	28	18	19	35	18
17	Коэффициент сжимаемости		m0	кПа-1	0,1	0,0905	0,0096	0,0408	0,0085
18	Коэффициент относительной сжимаемости		mv	кПа-1	0,057	0,0057	0,0055	0,003	0,0045
19	Модуль общей деформации		E	мПа	12,98	10,87	11,172	24,5	9,46
20	Коэффициент фильтрации		KФ	м/год	1,6*10-2	4,1*10-7	5,2*10-7	3,1*10-2	2,2*10-2
21	Расчетное сопротивление		R0	кПа	300	220	215	400	280
22	Наименование грунта				Песок мелкий,	Суглинок мягкопластичный	Суглинок мягкопластичный	Песок средний	Глина тугопластичная

Расчетные характеристики физических и механических свойств грунтов.

Таблица 2

№ №	Наименование показателя свойства	Обоз-я	Ед. изм.	Значения показателей для слоев
				1	2	3	4	5
Для расчетов по II-му предельному состоянию (при α=0,85)
1	Удельный вес	γII	кН/м3	16,47	19,03	19,42	19,62	18,84
2	Удельное сцепление	CII	кПа	-	20	1	1	47
3	Угол внутреннего трения	φII	град	28	18	19	35	18
Для расчетов по I-му предельному состоянию (при α=0,95)
1	Удельный вес	γI	кН/м3	-	-	-	-	-
2	Удельное сцепление	CI	кПа	-	13,3	16,6	0,6	31,3
3	Угол внутреннего трения	φI	град	25,45	15,65	16,52	31,81	15,65

2.Расчет и конструирование фундаментов мелкого заложения на естественном основании.
2.1. Выбор глубины заложения фундамента.

Глубина заложения фундамента должна быть не менее расчетной глубины промерзания d_f. Для района строительства г. Москва d_f.=1,4 м.

(где d_f.соответственно нормативная глубина промерзания.

С учетом конструктивных особенностей здания глубина заложения фундамента должна быть не менее
d= d_b+h_cf+h_s=1.8+0.2+0.3=2,3 м.

Принимаем глубину заложения d=2,3 м

2.2.Определение габаритных размеров фундаментов по расчетным сечениям №1.

Нормативные нагрузки на 1 метр стены для расчетов по II группе предельных состояний:

Максимальная расчетная нагрузка на 1 п.м. ленточного фундамента на уровне планировочной отметки для расчетов по деформациям:

f_II=F_II¹/a=929,04/4,2=221,2 кН/п.м.


Основанием фундамента служит грунт 1-го слоя – песок мелкий, для которого γ₁₁=16,47 кН/м³ ,С₁₁= 1 кПа,

φ₁₁= 28 град, R₀=300 кПа.

Вертикальная нагрузка на фундамент F_{V II}=221,2 кН

Определим площадь подошвы фундамента по формуле:



где =220,6 кПа - расчетное сопротивление;

=22-средний удельный вес кладки фундамента и грунта



Определим ширину фундамента

Принимаем b=1,2 м;
Определим площадь фундамента

=l*b=1*1,2=1,2 м²

Уточним расчетное сопротивление грунта при b=1,2 м по ф-ле:



Коэффициент условий работы γ_c1=1,1 и γ_c2=1,1 по таблицам СНиП коэффициент к=1,1, k_z=1 т.к b<10 м. Безразмерные коэффициенты M_γ=0,98, M_q=4,93, M_c=7,40 ( для φ₁₁= 28⁰); γ₁₁= 16,47 кН/м³.Осредненное значение удельного веса грунта, залегающего выше отметки заложения подошвы фундамента равно:

γ₁₁¹=(15,7*0,4+16,47*1,6)/(0,4+1,6)=16,5 кН/м³.

Приведенная глубина заложения подошвы фундамента от пола подвала:

d₁=h_s+h_cf(γ_cf/ γ_II¹)=0,3+0,2(22/16,5)=0,55

Тогда



Вес фундамента и грунта

G_f11=(0,3*1,2*22+2.4*0,5*24)*1=36,72 кН;

G_g11=0,35(2*16,47+0,2*22)=16,8 кН.