мерзлота. Принцип i многолетнемерзлые грунты основания используются в мерзлом состоянии, сохраняемом в процессе строительства и в течение всего периода эксплуатации сооруженияпринцип ii
 Скачать 0.94 Mb.
|
|
1. Принципы строительства на многолетнемерзлых грунтах, их достоинства и недостатки. принцип I - многолетнемерзлые грунты основания используются в мерзлом состоянии, сохраняемом в процессе строительства и в течение всего периода эксплуатации сооружения; принцип II - многолетнемерзлые грунты основания используются в оттаянном или оттаивающем состоянии (с их предварительным оттаиванием на расчетную глубину до начала возведения сооружения или с допущением их оттаивания в период эксплуатации сооружения). Принцип I следует следует применять, если грунты основания можно сохранить в мерзлом состоянии при экономически целесообразных затратах на мероприятия, обеспечивающие сохранение такого состояния. На участках с твердомерзлыми грунтами, а также при повышенной сейсмичности района следует принимать использование многолетнемерзлых грунтов по принципу I. Принцип II следует применять при наличии в основании скальных или других малосжимаемых грунтов, деформация которых при оттаивании не превышают предельно допустимых значений для проектируемого сооружения, при несплошном распространении многолетнемерзлых грунтов, а также в тех случаях, когда по техническим и конструктивным особенностям сооружения и инженерно-геокриологическим условиям участка при сохранении мерзлого состояния грунтов основания не обеспечивается требуемый уровень надежности строительства. Выбор принципа использования многолетнемерзлых грунтов в качестве основания сооружений, а также способов и средств, необходимых для обеспечения принятого в проекте температурного режима грунтов, следует производить на основании сравнительных технико-экономических экономических расчетов. 2. Перечислить основные характеристики физических свойств мерзлых грунтов. В состав физических характеристик, определяемых для мерзлых грунтов, входят: – суммарная влажность мерзлого грунта – w tot (д.ед.); – влажность мерзлого грунта за счет ледяных включений, прослоев и линз – w i (д. ед.); – влажность мерзлого грунта между включениями льда (влажность мерзлых минеральных прослоек) – w m (д. ед.); – влажность мерзлого грунта за счет незамерзшей воды – w w (д. ед.); – влажность мерзлого грунта за счет порового льда (льда-цемента) – w ic (д. ед.); – суммарная льдистость мерзлого грунта – i tot (д. ед.); - льдистость мерзлого грунта за счет включений льда – i i (д. ед.); - льдистость мерзлого грунта за счет порового льда-цемента – i iс (д. ед.); - степень заполнения объема пор мерзлого грунта льдом и не замерзшей водой – S rf (д. ед.). 3. Нарисовать схему элементарного объема грунта с указанием показателей влажности (wi, wic, ww). 4. Как определяется влажность мерзлого глинистого грунта между включениями льда (wm), если ее нельзя определить опытным путем? Влажность мёрзлого глинистого грунта между включениями льда , если 𝑤 𝑚 ее нельзя определить опытным путём, определяется как: 𝑤 𝑚 = 𝑤 𝑝 где влажность, соответствующая нижнему пределу пластичности 𝑤 𝑝 − (влажность на границе раскатывания), доли единицы. 5. Как определить влажность мерзлого незасоленного грунта по формуле СП 25.13330? Формула Б.4 СП 25.13330.2020. При условии, что температура грунта ниже или равна температуре начала замерзания T≤Tbf: 𝑊 𝑤 = 𝑘 𝑤 * 𝑊 𝑝 + η * 𝐷 𝑠𝑎𝑙 – степень засоленности грунта, доли единицы; 𝐷 𝑠𝑎𝑙 – коэффициент, принимаемый равным 0 для незасоленных грунтов. η Так как грунт незасоленный, то (степень засоленности) = 0, то получаем: 𝐷 𝑠𝑎𝑙 𝑤 𝑤 = 𝑘 𝑤 * 𝑤 𝑝 - коэф., принимаемый по табл. Б.3 СП 25.13330.2020 в зависимости от 𝑘 𝑤 температуры грунта (Т,℃) и числа пластичности (I p ); - влажность, соответствующая нижнему пределу пластичности (влажность на 𝑤 𝑝 границе раскатывания), доли единицы. - влажность мерзлого грунта за счет незамерзшей воды, доли единицы. 𝑤 𝑤 6. Физический смысл коэффициента kw, как изменяется значение kw с изменением температуры грунта? Физический смысл коэффициента – он показывает количество свободной 𝑘 𝑤 (незамёрзшей) воды в грунте. Определяется этот коэффициент по табл. Б3 СП 25.13330.2020 в зависимости от температуры грунта и числа пластичности. Чем ниже температура грунта, тем ниже значение этого коэффициента, и наоборот (между ними существует прямая пропорциональность). 7. Какие грунты (песчаные, глинистые) промерзают быстрее, интенсивнее и почему? Экспериментально установлено, что чем меньше скорость промерзания, тем больше величина пучения и, наоборот. Пучение у глинистых грунтов происходит быстрее чем у песчаных. Также у глинистых грунтов влажность больше, чем у песчаных. Поэтому глинистые грунты промерзают медленнее. ИЛИ Песок замёрзнет быстрее. Связано это с тем, что в песке содержится меньше воды, чем в глине, потому что: а) песок быстро фильтрует воду (в основном состоит из частиц грунта и воздуха); б) дисперсность глины и величина активной удельной поверхности минеральных частиц Sуд. Более дисперсные грунты имеют большую поверхность минеральных частиц и, следовательно, обладают большей способностью связывать воду, содержащуюся в порах. Поэтому в глине и суглинке количество воды в незамерзшем состоянии всегда больше, чем в песке, при одной и той же температуре. Теплоёмкость воды выше теплоёмкости воздуха, соответственно для того, чтобы замерзла глина, необходимо отвести от нее большее количество тепла, чем от песка. Поэтому процесс замерзания глины имеет большую продолжительность, чем процесс замерзания песка. 8. Почему для одного и того же грунта плотность скелета отличается для его мерзлого и талого состояния? Плотность сухого (скелета) грунта ρ d — природная плотность за вычитанием массы воды в порах. Под плотностью скелета (твердой фазы) мерзлого грунта понимают соотношение всей скелетной массы образца и объема мерзлого грунта с системами ледяных включений монолита. Плотность талого грунта - это отношение массы мёрзлого грунта с текстурогенным льдом к объему мёрзлого грунта при ненарушенной структуре. Наибольшая плотность характерна для материалов, содержащих оксиды железа или пириты, а низкие значения характерны для пород, в которых преобладают монтмориллонит и галлуазит. На счет плотности скелета грунта, тут все сложнее, по сути плотность грунта в мерзлом и талом состоянии значительно отличатся ( за счёт расширения льда) __ Плотность грунта в талом состоянии будет больше, так как вода находится в жидком состоянии и заполняет все пространство между частицами грунта. В мерзлом же состоянии в объеме грунта будет находиться воздух, лед, грунт. Тем самым п рочность (из-за воздуха) будет меньше. 9. Перечислить основные теплофизические характеристики грунта. В состав теплофизических характеристик, определяемых для многолетнемерзлых грунтов, входят: объемная теплоемкость ( 𝐶), теплопроводность (𝜆), температура начала замерзания грунта (T bf ), теплота таяния (замерзания) грунта ( 𝐿 v ). Теплофизические характеристики грунта – теплопроводность ( 𝜆, [Вт/(м о С)]) и объемная теплоемкость (C, [Вт ч/(м3 оС)]), определяются опытным путем в соответствии с ГОСТ 26263-84. Расчетные значения теплопроводности талого и мерзлого грунта ( 𝜆 th и 𝜆 f ), а также объемной теплоемкости талого и мерзлого грунта ( 𝐶 th и 𝐶 f ) песчаных и пылеватоглинистых грунтов, включая заторфованные и гравелистые, допускается определять по приложению Б СП 25.13330.2020. В состав теплофизических характеристик, определяемых для грунтов, входят: • теплоемкость (С); • теплопроводность ( 𝜆); • температура начала замерзания грунта (Тbf), • теплота таяния (замерзания) грунта (Lv); • температуропроводность (а); • коэффициент объемного расширения (βt); • коэффициент морозостойкости (K М ). 10. От чего зависит удельная теплоемкость скелета грунтов? (физический смысл) Удельная теплоемкость скелета грунтов C p – это количество тепла, которое необходимо сообщить единице массы или объема породы, чтобы изменить ее температуру на 1 °С, Дж/(кг * С). Зависит от минералогического состава, содержания органического вещества, влажности, пористости почвы и содержания воздуха. 11. От чего зависит температура начала замерзания грунтов Tbf, почему она различна для грунтов? Температура начала замерзания грунта Tbf, (°C), характеризует температуру перехода грунта из талого в мерзлое состояние. Температура для разных грунтов различна (для песка 0° С, для глины —0,5...—1,5° С) и зависит в основном от влажности и наличия солей в растворенном виде. 12. Что понимают под теплопроводностью грунта? Теплопроводность грунта - теплофизическая характеристика грунта, определяющая его способность проводить тепло и численно равная плотности теплового потока в нем при градиенте температур равном единице. Единица измерения - Вт/(м·°С), [ккал/(м·ч·°С)] 13. Нормативная величина промерзания грунта и от чего она зависит? Нормативная величина, которая показывает уровень промерзания почвенного горизонта в зимний период и определяется на основании многолетних наблюдений в каждом регионе России. Нижняя граница этой зоны, называется точкой промерзания грунта. 14. Расчетная величина промерзания грунта и от чего она зависит? Глубина промерзания грунта - это максимальная величина, при которой температура почвы будет достигать 0 градусов в сезон наиболее низких температур, при этом снеговой покров не учитывается, а сам метод определения глубины промерзания грунта основывается на истории многолетних наблюдений. Расчетная глубина сезонного промерзания грунта – это величина которая получена путем подсчета всех факторов влияющих на промерзание грунта. df, м, определяется по формуле и (Г.12) СП 25.13330.2020: - коэффициент теплового влияния сооружения, принимаемые по таблице Г.2 СП 25.13330.2020; -нормативная глубина промерзания грунта. 15. Нормативная величина оттаивания грунта и от чего она зависит? Нормативная глубина сезонного оттаивания - максимальная глубина слоя сезонного оттаивания (в метрах) на площадке без растительного покрова по данным многолетних (не менее 10 лет) наблюдений. При отсутствии данных натурных наблюдений допускается определять d th,n по формуле СП 25.13330.2020: Зависит от: 𝜆 th - расчетный коэффициента теплопроводности грунта в талом состоянии, (Вт∙м)/°С; 𝑇 th,c - расчетная температура поверхности грунта в летний период, °С; T bf - температура начала замерзания грунта °C 𝑡 th,c - расчетный период положительных температур, ч; 𝑞1 - удельная теплота таяния многолетнемерзлого грунта, (Вт ∙ ч)/м3; 𝑄 - параметр, определяющий отток тепла в мерзлый грунт, (Вт ∙ ч)/м2. 16. Расчетная величина оттаивания грунта и от чего она зависит? Расчетная глубина сезонного оттаивания определяется по формуле d th,n - нормативная глубина сезонного оттаивания k` h - коэффициент теплового влияния сооружения, и зависит от типа сооружения, принимаем значение по таблице Г.2 СП 25.13330.2020 17. Формула по расчету оснований фундаментов по I группе предельных состояний. Расчет оснований фундаментов по первой группе предельных состояний (по несущей способности) производится исходя из условия (7.1) СП 25.13330.2020: где: 𝐹 (кН) - расчетная нагрузка на основание; F u (кН) - несущая способность основания, определяемая расчетом по формуле (7.2) СП 25.13330.2020; 𝛾 n - коэффициент надежности по ответственности сооружения, принимаемый в соответствии с требованиями CП 22.13330.2016 (п.5.7.2) равным 1,2; 1,15 и 1,10 соответственно для сооружений геотехнических категорий 3, 2 и 1 18. Что понимают под геотехнической категорией сооружения? 19. Перечислить и описать уровни ответственности зданий и сооружений. Уровень ответственности здания зависит от его назначения, а также социальных, экологических и экономических последствий его повреждения и разрушения. Класс сооружений КС-1 (пониженный): а) теплицы, парники, мобильные здания (сборно-разборные и контейнерного типа), склады временного содержания, в которых не предусматривается постоянного пребывания людей; б) сооружения с ограниченными сроками службы и пребыванием в них людей. Класс сооружений КС-2 (нормальный): здания и сооружения, не вошедшие в классы КС-1 и КС-3. Класс сооружений КС-3 (повышенный): а) здания и сооружения особо опасных и технически сложных объектов, перечень которых устанавливается национальным законодательством. б) все сооружения, при проектировании и строительстве которых используются принципиально новые конструктивные решения и технологии, которые не прошли проверку в практике строительства и эксплуатации; в) объекты жизнеобеспечения городов и населенных пунктов; г) тоннели, трубопроводы на дорогах высшей категории или имеющие протяженность более 500 м; д) строительные объекты высотой более 100 метров; е) пролетные строения мостов с пролетом более 200 метров; ж) большепролетные покрытия строительных объектов с пролетом более 100 метров; з) строительные объекты с консольными конструкциями более 20 метров; и) строительные объекты с заглублением подземной части более чем на 15 метров. 20. Что понимают под категорией сложности инженерно-геологических условий? Категория сложности инженерно-геологических условий – это условная классификация геологической среды по совокупности факторов инженерно-геологических условий, определяющих сложность изучения исследуемой территории и выполнение различного состава и объемов изыскательских работ. 21. Формула по определению несущей способности висячей вертикально нагруженной сваи. Из чего складывается несущая способность данной сваи. Несущая способность свайных конструкций – это определение величины нагрузки, которую она способная воспринимать с учётом деформации грунта под её основанием. У буронабивных свай она зависит: ● от длины бетонного стержня (глубины погружения сваи); ● от сечения сваи; ● от характеристик грунта; ● от марки бетона; ● от параметров арматуры. ● 22. Способы устройства свай в многолетнемерзлом грунте. а) буроопускные - сваи, свободно погружаемые в скважины, диаметр которых превышает (не менее чем на 5 см) размер их наибольшего поперечного сечения, с заполнением свободного пространства раствором цементно-песчаным, глинисто-песчаным, или другого состава по проекту, принимаемым по условиям обеспечения заданной прочности смерзания сваи с грунтом; б) опускные - сваи, свободно (или с пригрузом) погружаемые с помощью вибропогружателя в оттаянный грунт в зоне диаметром до двух наибольших поперечных размеров сваи; в) бурозабивные (забивные) - сваи, рассчитанные на восприятие ударных нагрузок и погружаемые забивкой в лидерные скважины (или без них), диаметр которых меньше наибольшего поперечного сечения сваи; г) бурообсадные - полые сваи, погружаемые в грунт путем его разбуривания в забое через полость сваи с периодическим осаживанием погружаемой сваи; д) винтовые - полые сваи с винтом или одной или несколькими лопастями, погружаемые завинчиванием с контролируемым вдавливанием в лидерные скважины (или без них), диаметр которых меньше наибольшего поперечного сечения ствола сваи. Лидерной скважиной называется отверстие в грунте, созданное для последующего погружения железобетонной сваи или шпунта. Лидерные скважины являются направляющими отверстиями, их бурят с целью облегчения процесса погружения сваи.) 23. Какая зависимость между расчетным сопротивлением грунта и температурой грунта. По таблице В.3 СП 25.13330.2020 можно увидеть, что чем ниже температура ММГ, тем больше расчетное сопротивление грунта. Температура грунта изменяется в зависимости от многих причин и оказывает существенное влияние на его удельное сопротивление. Грунт, содержащий влагу, является электролитом и поэтому обладает отрицательным температурным коэффициентом сопротивления: с ростом температуры его удельное сопротивление уменьшается. Объясняется это тем, что с повышением температуры увеличивается степень диссоциации молекул веществ, растворенных в воде, т. е. возрастает концентрация ионов в растворе, что ведет обычно к снижению удельного сопротивления. Однако эта закономерность сохраняется до тех пор, пока влага не начнет испаряться, что сопровождается резким увеличением сопротивления. 24. Какая зависимость между несущей способностью вертикально нагруженной висячей сваей и ее расположением в контуре здания с вентилируемым подпольем. Несущая способность основания (F u , кН), вертикально нагруженной висячей сваи находится в линейной зависимости от расположения сваи. Под серединой сооружения несущая способность самая большая, так как значения расчетного сопротивления мерзлого грунта сдвигу и расчетное давление на мерзлый грунт под нижним концом сваи самые большие. Потому что значение температуры многолетнемерзлого грунта на данной глубине z ниже, чем под краем и углами сооружения. С перемещением к углам сооружения несущая способность сваи будет уменьшаться. ИЛИ Свая может находиться под серединой, под краем и под углом сооружения. Несущая способность сваи зависит от давления на мерзлый грунт под нижним концом сваи R, и расчетного сопротивления ММГ сдвигу . Они зависят от температур грунта, 𝑅 𝑎𝑓 которые минимальны под серединой, выше под краями и максимальны под углами сооружения. Чем выше температура ММГ, тем меньше несущая способность. Чем дальше от середины находится свая, тем ниже её несущая способность. 25. Что понимают под вентилируемым подпольем здания? Вентилируемое подполье представляет под собой часть здания заключенную между перекрытием первого этажа и грунтом основания. Такое подполье помогает сохранить мерзлое состояние грунтов и обеспечение их расчетного теплового режима. Допускается в соответствии с теплотехническим расчетом и условием снегозаносимости проектировать два вида вентилируемых подполий: - Открытые - С вентилируемыми закрытыми продухами Также различают: - с естественной вентиляцией ( природные условия) - с побудительной вентиляцией ( установка различных дополнительных устройств таких как вентиляторы или сезоннодействующие охлаждающие устройства (СОУ)) |