Строительные нормы и правила СНиП 2.02.02-85 "Основания гидротехнических сооружений" (утв. постановлением Госстроя СССР от 12 декабря 1985 г. N 219)

Строительные нормы и правила СНиП 2.02.02-85
"Основания гидротехнических сооружений"
(утв. постановлением Госстроя СССР от 12 декабря 1985 г. N 219)

Срок введения в действие - 1 января 1987 г.

Взамен СНиП II-16-76

Настоящие нормы распространяются на проектирование оснований гидротехнических сооружений речных, морских и мелиоративных.

При проектировании оснований гидротехнических сооружений, предназначенных для строительства в сейсмических районах, в условиях распространения вечномерзлых, просадочных, пучинистых, набухающих, биогенных, засоленных грунтов и карста, следует соблюдать также нормы и правила, предусмотренные соответствующими нормативными документами, утвержденными или согласованными с Госстроем СССР.

Настоящие нормы не распространяются на проектирование подземных гидротехнических сооружений и водохозяйственных сооружений на мелиоративных каналах с расходами воды менее 5 м3/с, а также при глубинах воды менее 1 м.

Примечание. Под основанием следует понимать область грунтового массива (в том числе береговые примыкания, откосы и склоны), которая взаимодействует с сооружением и в которой в результате возведения и эксплуатации сооружения изменяются напряженно-деформированное состояние и фильтрационный режим.

1. Общие положения

1.1. Основания гидротехнических сооружений следует проектировать на основе и с учетом:

результатов инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий и исследований, содержащих данные о структуре, физико-механических и фильтрационных характеристиках отдельных зон массива грунта, уровнях воды в грунте, областях ее питания и дренирования;

данных о сейсмической активности района возведения сооружения;

опыта возведения гидротехнических сооружений в аналогичных инженерно-геологических условиях;

данных, характеризующих возводимое гидротехническое сооружение (типа, конструкции, размеров, порядка возведения, действующих нагрузок, воздействий, условий эксплуатации и т.д.);

местных условий строительства;

технико-экономического сравнения вариантов проектных решений и принятия оптимального варианта, обеспечивающего рациональное использование прочностных и деформационных свойств грунтов основания и материала возводимого сооружения при наименьших приведенных затратах.

1.2. При проектировании оснований гидротехнических сооружений должны быть предусмотрены решения, обеспечивающие надежность, долговечность и экономичность сооружений на всех стадиях их строительства и эксплуатации. Для этого при проектировании следует выполнять:

оценку инженерно-геологических условий строительной площадки и прогноз их изменения;

расчет несущей способности основания и устойчивости сооружения;

расчет местной прочности основания;

расчет устойчивости естественных и искусственных склонов и откосов, примыкающих к сооружению;

расчет деформаций системы сооружение - основание в результате действия собственного веса сооружения, давления воды, грунта и т.п. и изменения физико-механических (деформационных, прочностных и фильтрационных) свойств грунтов в процессе строительства и эксплуатации сооружения, в том числе с учетом их промерзания и оттаивания;

определение напряжений в основании и на контакте сооружения с основанием и их изменений во времени;

расчет фильтрационной прочности основания, противодавления воды на сооружение и фильтрационного расхода, а также при необходимости - объемных фильтрационных сил и изменения фильтрационного режима при изменении напряженного состояния основания;

разработку инженерных мероприятий, обеспечивающих несущую способность оснований и устойчивость сооружения, требуемую долговечность сооружения и его основания, а также при необходимости - уменьшение перемещений, улучшение напряженно-деформированного состояния системы сооружение - основание, снижение противодавления и фильтрационного расхода.

1.3. По материалам инженерно-геологических изысканий и исследований должны быть установлены происхождение грунтов основания, их структура, физико-механические и фильтрационные свойства, гидрогеологическая обстановка и т.п. На основе этих данных должны составляться инженерно-геологические и расчетные схемы (модели) основания.

Примечание. Если между временем завершения изысканий и началом строительства перерыв составил более пяти лет, следует, как правило, проводить дополнительные инженерно-геологические изыскания и исследования.

1.4. Нагрузки и воздействия на основание должны определяться расчетом исходя из совместной работы сооружения и основания в соответствии с требованиями СНиП II-50-74.

При расчетах основания коэффициенты надежности по степени ответственности гамма_n принимаются такими же, как для возводимого на нем сооружения.

1.5. Расчеты оснований гидротехнических сооружений следует производить по двум группам предельных состояний.

Расчеты по первой группе должны выполняться с целью недопущения следующих предельных состояний:

потери основанием несущей способности, а сооружением - устойчивости;

нарушений общей фильтрационной прочности нескальных оснований, а также местной фильтрационной прочности скальных и нескальных оснований в тех случаях, когда они могут привести к появлению сосредоточенных водотоков, локальным разрушениям основания и другим последствиям, исключающим возможность дальнейшей эксплуатации сооружения;

нарушений противофильтрационных устройств в основании или их недостаточно эффективной работы, вызывающих недопустимые потери воды из водохранилищ и каналов или подтопление и заболачивание территорий, обводнение склонов и т.д.;

неравномерных перемещений различных участков основания, вызывающих разрушения отдельных частей сооружений, недопустимые по условиям их дальнейшей эксплуатации (нарушение ядер, экранов и других противофильтрационных элементов земляных плотин и дамб, недопустимое раскрытие трещин бетонных сооружений, выход из строя уплотнений швов и т.п.).

По предельным состояниям первой группы следует также выполнять расчеты прочности и устойчивости отдельных элементов сооружений, а также расчеты перемещений конструкций, от которых зависит прочность или устойчивость сооружения в целом или его основных элементов (например, анкерных опор шпунтовых подпорных стен).

Расчеты по второй группе должны выполняться с целью недопущения следующих предельных состояний:

нарушений местной прочности отдельных областей основания, затрудняющих нормальную эксплуатацию сооружения (повышения противодавления, увеличения фильтрационного расхода, перемещений и наклона сооружений и др.);

потери устойчивости склонов и откосов, вызывающих частичный завал канала или русла, входных отверстий водоприемников и другие последствия;

проявлений ползучести и трещинообразования грунта.

Примечание. Если потеря устойчивости склонов может привести сооружение в состояние, непригодное к эксплуатации, расчеты устойчивости таких склонов следует производить по предельным состояниям первой группы.

1.6. При проектировании оснований сооружений I - III классов необходимо предусматривать установку контрольно-измерительной аппаратуры (КИА) для проведения натурных наблюдений за состоянием сооружений и их оснований как в процессе строительства, так и в период их эксплуатации для оценки надежности системы сооружение - основание, своевременного выявления дефектов, предотвращения аварий, улучшения условий эксплуатации, а также для оценки правильности принятых методов расчета и проектных решений. Для сооружений IV класса и их оснований, как правило, следует предусматривать визуальные наблюдения.

Примечания: 1. Для портовых сооружений III класса при обосновании установку КИА допускается не предусматривать.

2. Установка КИА на сооружениях IV класса и их основаниях допускается при обосновании в сложных инженерно-геологических условиях и при использовании новых конструкций сооружений.

1.7. Состав и объем натурных наблюдений должны назначаться в зависимости от класса сооружений, их конструктивных особенностей и новизны проектных решений, геологических, гидрогеологических, геокриологических, сейсмических условий, способа возведения и требований эксплуатации. Наблюдениями, как правило, следует определять:

осадки, крены и горизонтальные смещения сооружения и его основания;

температуру грунта в основании;

пьезометрические напоры воды в основании сооружения;

расходы воды, фильтрующейся через основание сооружения;

химический состав, температуру и мутность профильтровавшейся воды в дренажах, а также в коллекторах;

эффективность работы дренажных и противофильтрационных устройств;

напряжения и деформации в основании сооружения;

поровое давление в основании сооружения;

сейсмические воздействия на основание.

Для сооружений IV класса инструментальные наблюдения, если они предусмотрены проектом, допускается ограничить наблюдениями за фильтрацией в основании, осадками и смещениями сооружения и его основания.

1.8. При проектировании оснований гидротехнических сооружений должны быть предусмотрены инженерные мероприятия по защите прилегающих территорий от затопления и подтопления, от загрязнения подземных вод промышленными стоками, а также по предотвращению оползней береговых склонов.

2. Номенклатура грунтов оснований и их физико-механические характеристики

2.1. Номенклатуру грунтов оснований гидротехнических сооружений и их физико-механические характеристики следует устанавливать согласно требованиям ГОСТ 25100-82, СНиП 2.02.01-83 и с учетом указаний настоящего раздела.

ГАРАНТ:

Взамен ГОСТ 25100-82 постановлением Минстроя РФ от 20 февраля 1996 г. N 18-10 с 1 июля 1996 г. введен в действие ГОСТ 25100-95

Значения физико-механических характеристик грунтов, приведенные в ГОСТ 25100-82, в табл.1 и в рекомендуемом приложении 1, следует рассматривать как классификационные. На основе их сравнения с нормативными значениями характеристик по предварительным (начальным) результатам испытаний следует устанавливать принадлежность грунта к тому или иному классу и подгруппе. По этим данным следует производить оценку общих инженерно-геологических условий строительства и устанавливать состав и методы определения характеристик и расчетов оснований. При этом для сильнодеформируемых [при Е < 1 х 10(3) МПа (10 х 10(3) кгс/см2)], легковыветриваемых, сильнотрещиноватых, размокающих и набухающих под воздействием воды полускальных грунтов следует применять состав и методы определения их физико-механических характеристик и расчетов, соответствующие как скальным, так и нескальным грунтам.

2.2. Инженерно-геологические условия строительства должны конкретизироваться и детализироваться путем построения инженерно-геологических и геомеханических (расчетных или физических) моделей (схем) основания с установлением для различных зон нормативных и расчетных характеристик физико-механических свойств грунтов.

2.3. Для проектирования оснований гидротехнических сооружений в необходимых случаях надлежит определять дополнительно к предусмотренным СНиП 2.02.01-83 следующие физико-механические характеристики грунтов:

коэффициент фильтрации k;

удельное водопоглощение q;

показатели фильтрационной прочности грунтов (местный и осредненный критические градиенты напора I_cr и I_cr,m и критические скорости фильтрации v_cr);

коэффициент уплотнения а;

содержание водорастворимых солей;

параметры ползучести дельта_crp и дельта_1,crp;

параметры трещин (модуль трещиноватости М_j, углы падения альфа_j,d и простирания альфа_j,l, длину l_j, ширину раскрытия b_j);

параметры заполнителя трещин (степень заполнения, состав, характеристики свойств);

скорости распространения продольных v_l и поперечных v_s волн в массиве;

коэффициент морозного пучения К_h;

удельную нормальную и касательную силы пучения сигма_h и тау_h;

предел прочности отдельности (элементарного породного блока) скального грунта на одноосное сжатие R_c;

предел прочности отдельности скального грунта на одноосное растяжение R_t;

Таблица 1

Классификационная характеристика грунтов основания	Физико-механические характеристики грунтов
	плот- ность сухого грунта (в мас- сиве) pо_d, т/м3	коэф- фици- ент порис- тости (в масси- ве) е	сопротив- ление од- ноосному растяже- нию по- родных блоков в водонасы- щенном состоянии |R_t|, МПа (кгс/ см2)	модуль деформа- ции грун- та (в массиве) E, 10(3) МПа (10(3) кгс/см2)
А. Скальные Скальные [при пределе прочности на одноосное сжатие отдельности R_c >= 5 МПа (50 кгс/см2)]: магматические (граниты, диориты, порфириты и др.); метаморфические (гнейсы, кварциты, кристаллические сланцы, мраморы и др.); осадочные (извест- няки, доломиты, песчаники и др.) Полускальные [при R_c < 5 МПа (50 кгс/см2)]: осадочные (глинистые, сланцы, аргиллиты, алевролиты, пес- чаники, конгломераты, мелы, мерге- ли, туфы, гипсы и др.) Б. Нескальные Крупнообломочные (валунные, галеч- никовые, гравийные); песчаные Пылевато-глинистые (супеси, суглин- ки и глины)	От 2,5 до 3,1 " 2,2 " 2,65 " 1,4 " 2,1 " 1,1 " 2,1	Менее 0,01 " 0,2 От 0,25 до 1 " 0,35 " 4	1(10) и более Менее 1(10) - -	Св.5(50) От 0,1 до 5 (от 1 до 50) От 0,005 до 0,1 (от 0,05 до 1) От 0,003 до 0,1 (от 0,03 до 1)

предел прочности массива скального грунта на смятие R_cs,m;

то же, на одноосное сжатие R_c,m;

то же, на одноосное растяжение R_t,m;

коэффициент упругой водоотдачи грунта мю_1;

коэффициент гравитационной водоотдачи грунта мю.

При необходимости должны определяться и другие характеристики грунтов.

Физико-механические характеристики грунта должны определяться для инженерно-геологических элементов основания, которыми могут быть выделенные (при составлении инженерно-геологических моделей, при разработке расчетных схем или геомеханических моделей) квазиоднородные области основания или некоторые квазиоднородные элементы этих областей (например, выделенные области массива скального грунта или отдельности скального грунта, его трещины, контактные поверхности с другими областями основания или сооружения).

Однородность условий определения физико-механических характеристик должна оцениваться на основе анализа инженерно-геологических данных и на основе статистической проверки.

Нормативные и расчетные значения tg фи, с, R_c, R_t, R_c,m, R_t,m, R_cs,m, E (модуля деформации), ню (коэффициента поперечной деформации), а, дельта_crp, дельта_1,crp, v_l, v_s, k, q, I_cr,m, I_cr, v_cr, мю_1 и мю должны устанавливаться в соответствии с требованиями настоящих норм, а остальных характеристик - в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83 и государственных стандартов на определение соответствующих характеристик.

2.4. Физико-механические характеристики грунтов необходимо определять с целью использования их значений при классификации грунтов основания, при определении с помощью функциональных или корреляционных зависимостей одних показателей через другие и при решении регламентированных п.1.2 задач проектирования основания.

При классификации грунтов применяются нормативные значения характеристик, при решении задач проектирования - их расчетные значения.

2.5. Нормативные значения характеристик грунтов Х_n должны устанавливаться на основе результатов полевых и лабораторных исследований, проводимых в условиях, максимально приближенных к условиям работы грунта в рассматриваемой системе сооружение - основание. За нормативные значения всех характеристик следует принимать их средние статистические значения.

Расчетные значения характеристик грунтов Х должны определяться по формуле

                                    X

                                     n

                              X = -------,                            (1)

                                  гамма

                                       g

     где гамма  - коэффициент надежности по грунту.

              g

Примечания: 1. В оговоренных ниже случаях расчетные значения характеристик могут определяться по табличным или аналоговым данным.

2. Расчетные значения характеристик грунтов tg фи, с, ро и R для расчетов по предельным состояниям первой группы обозначаются tg фи_I, c_I, ро_I и R_I, второй группы - tg фи_II, c_II, ро_II и R_II.

Характеристики нескальных грунтов

2.6. Нормативные значения характеристик tg фи_n и с_n следует определять по совокупности парных значений нормальных и предельных касательных напряжений, полученных методом среза (сдвига), или парных предельных значений максимальных и минимальных главных напряжений, полученных методом трехосного сжатия.

Метод трехосного сжатия должен, как правило, применяться для пылевато-глинистых грунтов с показателем текучести I_L > 0,5, в том числе для получения характеристик в нестабилизированном состоянии (см. п.3.13). При обосновании для определения характеристик в нестабилизированном состоянии допускается применение метода быстрого среза (сдвига).

Для грунтов всех типов оснований речных гидротехнических сооружений I класса следует использовать метод трехосного сжатия. Метод среза для этих случаев допускается применять только при обосновании.

Для грунтов всех типов оснований сооружений I - III классов дополнительно к испытаниям указанными лабораторными методами, как правило, следует проводить также испытания в полевых условиях методом сдвига штампов (для бетонных и железобетонных сооружений), методом сдвига грунтовых целиков (для грунтовых сооружений), а также допускается проводить испытания методами зондирования и вращательного среза (для всех видов сооружений). Испытания всеми указанными методами и определение по их результатам нормативных значений характеристик tg фи_n и c_n следует проводить для условий, соответствующих всем расчетным случаям в периоды строительства и эксплуатации сооружения.

Нормативные значения характеристик tg фи_n и с_n по результатам испытаний методами среза (сдвига) и трехосного сжатия следует определять в соответствии с обязательным приложением 2.

Нормативные значения характеристик tg фи_n и с_n при применении методов вращательного среза или зондирования следует принимать равными средним арифметическим частных значений этих характеристик.

При получении методами среза (сдвига) для каждого фиксированного значения нормального напряжения не менее шести значений предельных касательных напряжений нормативные значения характеристик грунтов ненарушенной структуры tg фи_n и с_n наряду с указанным выше способом допускается определять также методом, основанным на использовании корреляционных зависимостей, которые должны устанавливаться между предельными касательными напряжениями (при фиксированных нормальных напряжениях) и физическими характеристиками грунта с помощью статистической обработки результатов испытаний. Нормативные значения tg фи_n и с_n при использовании этого метода следует определять по зависимости между нормальными и предельными касательными напряжениями, отвечающей наименее благоприятному из имевших место в опытах значению физической характеристики.

2.7. Расчетные значения характеристик tg фи_I и с_I при использовании результатов испытаний, проведенных любым из указанных в п.2.6 методов, следует вычислять по формуле (1), определяя коэффициент надежности по грунту гамма_g в соответствии с обязательным приложением 2 при односторонней доверительной вероятности альфа = 0,95 (за исключением случаев, когда нормативные значения tg фи_n и с_n получены указанным в п.2.6 способом с использованием корреляционных зависимостей).

Если полученное таким образом значение гамма_g будет более 1,25 (для илов - 1,4) или менее 1,05, то его необходимо принимать соответственно равным гамма_g = 1,25 (для илов - 1,4) или гамма_g = 1,05.

Расчетные значения характеристик tg фи_II и с_II следует принимать равными нормативным [т.е. в формуле (1) принимать гамма_g = 1].

Если нормативные значения характеристик tg фи_n и с_n были определены по указанному в п.2.6 методу с использованием корреляционных зависимостей, то расчетные значения характеристик tg фи_I и с_I или tg фи_II и с_II следует вычислять по формуле (1), полагая соответственно гамма_g = 1,25 (для илов - 1,4) или гамма_g = 1. Полученные таким образом значения tg фи_I и с_I или tg фи_II и с_II принимаются окончательно за расчетные в том случае, если они в рассматриваемом диапазоне напряжений (или на его части) обеспечивают большие значения расчетных предельных касательных напряжений, чем значения tg фи_I и с_I или tg фи_II и с_II, полученные указанным ранее способом (без использования корреляционных зависимостей).

Для оснований портовых сооружений III и IV классов при обосновании значения tg фи_I и с_I допускается определять с использованием результатов испытаний аналогичных грунтов в зависимости от их минералогического и зернового состава, коэффициента пористости и показателя текучести, применяя методику, изложенную в обязательном приложении 2.

2.8. Нормативные значения модуля деформации E_n и коэффициента уплотнения a_n нескальных грунтов следует определять по результатам компрессионных испытаний или испытаний методом трехосного сжатия с учетом их напряженно-деформированного состояния. При использовании метода трехосного сжатия следует выполнять требования ГОСТ 26518-85. При использовании метода компрессионных испытаний следует выполнять указания п.7.7. Значения E_n и a_n должны определяться как средние арифметические частных значений этих характеристик, полученных в отдельных испытаниях, или как значения, устанавливаемые по осредненным зависимостям измеряемых в опытах величин.

ГАРАНТ:

Взамен ГОСТ 26518-85 постановлением Минстроя РФ от 1 августа 1996 г. N 18-56 утвержден и введен в действие с 1 января 1997 г. ГОСТ 12248-96

Расчетные значения модуля деформации Е и коэффициента уплотнения а следует принимать равными нормативным.

Для оснований сооружений II - IV классов расчетные значения Е допускается принимать по таблицам, приведенным в СНиП 2.02.01-83, с введением коэффициента m_c, принимаемого по обязательному приложению 3.

2.9. Нормативные значения коэффициентов поперечной деформации ню_n рекомендуется определять по результатам испытаний методом трехосного сжатия. Значения ню_n по результатам испытаний следует определять как средние арифметические частных значений этой характеристики, полученных в отдельных испытаниях, или как значения, устанавливаемые по осредненным зависимостям измеряемых в опытах величин.

Расчетные значения коэффициента поперечной деформации ню следует принимать равными нормативным.

Расчетные значения коэффициента ню при обосновании допускается принимать по табл.2.

Таблица 2

Грунты	Коэффициент поперечной деформации ню
Глины при: I_L < О 0 <= I_L <= 0,25 0,25 < I_L <= 1 Суглинки Пески и супеси Крупнообломочные грунты Примечание. Меньшие знач грунта.	0,20-0,30 0,30-0,38 0,38-0,45 0,35-0,37 0,30-0,35 0,27 ния ню принимаются при большей плотности

2.11. За нормативное значение коэффициента фильтрации k_n следует принимать среднее арифметическое частных значений коэффициента фильтрации грунта, определяемых путем испытаний его на водопроницаемость в лабораторных или полевых условиях с учетом структурных особенностей основания (в том числе возникающих после возведения сооружения). Например, при резко выраженной фильтрационной анизотропии грунта, когда его водопроницаемость изменяется в зависимости от направления более чем в 5 раз, необходимо определять коэффициенты фильтрации по главным осям анизотропии, указывая при этом ориентировку этих осей в пространстве.

Расчетные значения коэффициента фильтрации k следует принимать равными нормативным.

Примечание. Для портовых сооружений и речных сооружений III и IV классов расчетные значения коэффициентов фильтрации грунтов основания допускается определять по аналогам, а также расчетом, используя другие физико-механические характеристики грунтов.

2.12. Расчетные значения осредненного критического градиента напора I_cr,m в основании сооружения с дренажем следует принимать по табл.3.

Таблица 3

Грунт	Расчетный осредненный критический градиент напора I_cr,m
Песок: мелкий средней крупности крупный Супесь Суглинок Глина	0,32 0,42 0,48 0,60 0,80 1,35

Расчетные значения местного критического градиента напора I_cr следует определять, используя расчетные методы оценки суффозионной устойчивости грунтов либо путем испытаний грунтов на суффозионную устойчивость в лабораторных или натурных условиях.

Для несуффозионных песчаных грунтов I_cr допускается принимать при выходе потока в дренаж 1,0, а за дренажем - 0,3. Для пылевато-глинистых грунтов при наличии дренажа или жесткой пригрузки при выходе на поверхность грунта I_cr допускается принимать 1,5, а при деформируемой пригрузке - 2,0.

2.13. Нормативные значения коэффициентов упругой и гравитационной водоотдачи мю_1,n и мю_n следует определять в натурных условиях по результатам наблюдений за изменением напоров и уровней воды в инженерно-геологическом элементе основания при изменении напора в определенной точке (например, в опытной скважине).

Расчетные значения коэффициентов мю_1 и мю следует принимать равными нормативным.

Примечание. Значения мю_1 и мю оснований сооружений II - IV классов допускается определять по результатам испытаний в лабораторных условиях.

Характеристики скальных грунтов

2.14. Нормативные значения предела прочности отдельности скального грунта на одноосное сжатие R_c,n и одноосное растяжение R_t,n, а также предела прочности массива скального грунта на смятие R_cs,m,n, одноосное растяжение R_t,m,n и одноосное сжатие R_c,m,n следует определять как средние арифметические частных значений этих характеристик, полученных в отдельных испытаниях.

Методы проведения испытаний и обработки результатов для получения частных значений характеристики R_cs,m приведены в рекомендуемом приложении 4.

Частные значения характеристик R_c и R_t рекомендуется определять соответственно методами одноосного сжатия и растяжения образцов отдельностей в лабораторных условиях.

Частные значения характеристик R_c,m и R_t,m следует, как правило, определять экспериментально в полевых условиях. Испытания для определения R_c,m рекомендуется проводить методом одноосного сжатия скальных целиков, а для определения R_t,m - методом отрыва бетонных штампов или скальных целиков по контакту бетон - скала, по массиву или трещинам в условиях одноосного растяжения.

Расчетные значения характеристик прочности R_c,I,II, R_t,I,II, R_cs,m,I, R_c,m,II и R_t,m,II следует определять по формуле (1). При этом коэффициент надежности по грунту гамма_g для характеристики R_II необходимо принимать гамма_g = 1, а для характеристики R_I он должен определяться в соответствии с требованиями ГОСТ 20522-75 при односторонней доверительной вероятности альфа = 0,95.

ГАРАНТ:

Взамен ГОСТ 20522-75 постановлением Минстроя РФ от 1 августа 1996 г. N 18-58 введен в действие Межгосударственный стандарт ГОСТ 20522-96 "Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний"

При обосновании расчетные значения R_t,m,II в направлениях, не совпадающих с нормалями к плоскостям трещин, допускается принимать по табл.4, а в направлениях, совпадающих с нормалями к плоскостям сплошных трещин, принимать равными нулю.

2.15. Нормативные значения характеристик tg фи_n и c_n массивов скальных грунтов следует определять для всех потенциально опасных расчетных поверхностей или элементарных площадок сдвига по результатам полевых или лабораторных (в том числе модельных) испытаний, проводимых методом среза (сдвига) бетонных штампов или скальных целиков.

Испытания указанными методами и определение по их результатам нормативных значений характеристик tg фи_n и c_n следует производить для условий, соответствующих всем расчетным случаям в периоды строительства и эксплуатации сооружения.

Нормативные значения характеристик tg фи_n и c_n должны определяться в соответствии с обязательным приложением 2.

2.16. Расчетные значения характеристик tg фи_I и c_I скальных грунтов следует вычислять по формуле (1). При этом коэффициенты надежности по грунту гамма_g следует устанавливать в соответствии с обязательным приложением 2 при односторонней доверительной вероятности альфа = 0,95. Если полученное при этом значение гамма_g будет более 1,25 или менее 1,05, то его следует принимать соответственно равным 1,25 или 1,05.

Расчетные значения характеристик tg фи_II и c_II следует принимать равными нормативным.

Примечания: 1. Для определении расчетных значений характеристик tg фи_I и c_I по результатам испытаний при обосновании можно использовать метод линейной аппроксимации нижней доверительной границы зависимости между нормальными и предельными касательными напряжениями, полученной при альфа = 0,95 с использованием усеченного распределения измеренных величин.

2. При определении расчетных характеристик tg фи_I,II и c_I,II по экспериментальным данным необходимо учитывать возможное несоответствие между условиями проведения испытаний и натурными условиями.

3. Для оснований сооружений III и IV классов, а также для оснований сооружений I и II классов на стадии технико-экономического обоснования строительства расчетные значения характеристик tg фи_I,II и c_I,II при обосновании допускается принимать по табл.4 (с использованием аналогов, корреляционных связей и т.д.). Значения tg фи_I,II и c_I,II для оснований сооружений I и II классов на стадиях проекта и рабочей документации также при обосновании допускается принимать по табл.4, если расчеты с использованием этих характеристик не определяют габариты сооружений.

2.17. Нормативные значения характеристик деформируемости массивов скальных грунтов (модуля деформации E_n, коэффициента поперечной деформации ню_n, скоростей распространения продольных и поперечных волн ню_l,n, ню_s,n и др.) следует определять как средние арифметические частных значений этих характеристик, полученных для данного инженерно-геологического элемента в отдельных испытаниях. Нормативные значения E_n и ню_n допускается также определять исходя из корреляционной зависимости между статической (Е_n) и динамической (v_l,n или v_s,n) характеристиками, установленной при сопоставлении частных сопряженных значений этих характеристик, полученных в одних и тех же точках массива, расположенных в разных инженерно-геологических элементах исследуемого основания. При этом испытания для получения частных значений Е и ню должны проводиться методами статического нагружения массива скального грунта, а для получения частных значений v_l или v_s - динамическими (сейсмоакустическими или ультразвуковыми) методами.

Для оснований сооружений III и IV классов, а также для оснований сооружений I и II классов на стадии технико-экономического обоснования строительства при определении нормативных значений Е_n корреляционную зависимость с динамическими характеристиками допускается при обосновании принимать на основе обобщения данных испытаний для аналогичных инженерно-геологических условий.

2.18. Расчетные значения модуля деформации Е, если они используются в расчетах местной прочности основания, должны определяться по формуле (1). При этом коэффициент надежности по грунту гамма_g, если нормативное значение E_n установлено как среднее арифметическое частных значений, должен определяться в соответствии с требованиями ГОСТ 20522-75 при односторонней доверительной вероятности альфа = 0,85. Из полученных двух значений гамма_g должно приниматься меньшее. Если значение Е_n установлено по корреляционным зависимостям с динамическими показателями, следует принимать гамма_g = 0,8.

ГАРАНТ:

Взамен ГОСТ 20522-75 постановлением Минстроя РФ от 1 августа 1996 г. N 18-58 введен в действие Межгосударственный стандарт ГОСТ 20522-96 "Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний"

Расчетные значения Е, если они используются в расчетах устойчивости, в расчетах основания по деформациям и в расчетах прочности сооружения, следует принимать равными нормативным.

При обосновании расчетные значения модуля деформации скальных массивов Е допускается определять на основе аналоговых корреляционных связей этой характеристики с характеристиками других свойств - водопроницаемостью, воздухопроницаемостью и др. При этом характеристики других свойств должны быть установлены по результатам испытаний в изучаемом скальном массиве.

Расчетные значения коэффициента поперечной деформации ню следует принимать равными нормативным.

При обосновании расчетные значения ню массивов скального грунта допускается определять по аналогам.

2.19. Нормативные значения коэффициента фильтрации k_n и удельного водопоглощения q_n следует определять как средние арифметические значения результатов, полученных при испытаниях, выполненных одинаковым методом в соответствии с ГОСТ 23278-78. В сложных гидрогеологических условиях (резко выраженная анизотропия фильтрационных свойств, карст, неопределенность граничных условий и др.) нормативное значение k_n следует определять по результатам испытаний в кусте скважин.

Испытания по определению k_n и q_n необходимо проводить с учетом напряженного состояния грунта в изучаемой зоне основания.

Расчетные значения коэффициента фильтрации k и удельного водопоглощения q следует принимать равными нормативным.

2.20. Нормативные значения критической скорости движения воды в трещинах (прослойках, тектонических зонах дробления) v_cr,j,n, как правило, следует определять по результатам суффозионных испытаний заполнителя трещин (прослоек, зон дробления).

Расчетные значения v_cr,j следует принимать равными нормативным.

Для оснований сооружений III и IV классов, а при обосновании - и для оснований сооружений I и II классов расчетные значения v_cr,j допускается определять расчетом в зависимости от геометрических характеристик трещин, вязкости фильтрующейся воды и физико-механических характеристик заполнителя трещин.

Расчетные значения (равные нормативным) критического градиента напора I_cr,j фильтрационного потока в направлении простирания рассматриваемой системы трещин следует определять расчетом в зависимости от геометрических характеристик трещин, вязкости воды и физико-механических характеристик заполнителя трещин.

2.21. Нормативные и расчетные значения коэффициентов упругой и гравитационной водоотдачи мю_1,n, мю_n и мю_1, мю следует определять в соответствии с п.2.13 только по результатам испытаний в натурных условиях.

Таблица 4

Кате- гория грун- та	Грунты основания	Расчетные значения характеристик tg фи_I,II и c_I,II скальных грунтов для расчетов
		местной прочности по площадкам сдви- га, не приурочен- ным к трещинам в массиве и к кон- такту бетон-скала		устойчивости, фи- зического модели- рования и расчетов местной прочности для поверхностей и площадок сдвига, приуроченных к контакту бетон- скала; расчетов устойчивости по поверхностям сдви- га, не приурочен- ным к трещинам в массиве
		tg фи_II	с_II, МПа (кгс /см2)	tg фи_I, tg фи_II /гамма_g	c_I, c_II /гамма_g, МПа (кгс/ см2)
1	2	3	4	5	6
1	Скальные (массивные, круп- ноблочные, слоистые, плит- чатые, очень слабо- и сла- ботрещиноватые, невыветре- лые) с R_c* > 50 МПа (500 кгс/см2)	1,8	2,0(20)	0,95	0,4(4,0)
2	Скальные (массивные, круп- ноблочные, блочные, слоис- тые, плитчатые, среднетре- щиноватые, слабовыветрелые) с R_c > 50 МПа (500 кгс/ см2)	1,5	1,7(17)	0,85	0,3(3,0)
3	Скальные (массивные, круп- ноблочные, блочные, слоис- тые, плитчатые, сильно- и очень сильнотрещиноватые) с R_c = 15 - 50 МПа (150 - 500 кгс/см2); скальные (слабовыветрелые, слаботре- щиноватые) с R_c = 5 - 15 МПа (50 - 150 кгс/см2)	1,3	1,0(10)	0,80	0,2(2,0)
4	Полускальные (плитчатые, тонкоплитчатые, средне-, сильно- и очень сильнотре- щиноватые) с R_c < 5 МПа (50 кгс/см2)	1,0	0,3(3,0)	0,75	0,15(1,5)

Кате- гория грун- та	Грунты основания	Расчетные значения характеристик tg фи_I,II и c_I,II скальных грунтов для расчетов
		устойчивости, физического моделирова- ния и расчетов местной прочности для поверхностей и площадок сдвига в массиве, приуроченных к трещинам, заполненным песчаным и глинистым грунтом, с шириной их раскрытия, мм
		менее 2 (в том числе сомкнутые)		от 2 до 20
				преимущественно с песчаным заполни- телем
		tg фи_I, tg фи_II /гамма_g	c_I, c_II /гамма_g, МПа (кгс/ см2)	tg фи_I, tg фи_II /гамма_g	c_I, c_II /гамма_g, МПа (кгс/ см2)
1	2	7	8	9	10
1	Скальные (массивные, круп- ноблочные, слоистые, плит- чатые, очень слабо- и сла- ботрещиноватые, невыветре- лые) с R_c* > 50 МПа (500 кгс/см2)	0,8	0,15(1,5)	0,70	0,1(1,0)
2	Скальные (массивные, круп- ноблочные, блочные, слоис- тые, плитчатые, среднетре- щиноватые, слабовыветрелые) с R_c > 50 МПа (500 кгс/ см2)	0,8	0,15(1,5)	0,70	0,1(1,0)
3	Скальные (массивные, круп- ноблочные, блочные, слоис- тые, плитчатые, сильно- и очень сильнотрещиноватые) с R_c = 15 - 50 МПа (150 - 500 кгс/см2); скальные (слабовыветрелые, слаботре- щиноватые) с R_c = 5 - 15 МПа (50 - 150 кгс/см2)	0,7	0,1(1,0)	0,65	0,05(0,5)
4	Полускальные (плитчатые, тонкоплитчатые, средне-, сильно- и очень сильнотре- щиноватые) с R_c < 5 МПа (50 кгс/см2)	0,65	0,05(0,5)	0,55	0,03(0,3)

Кате- гория грун- та	Грунты основания	Расчетные значения характеристик tg фи_I,II и c_I,II скальных грунтов для расчетов
		устойчивости, физического моделирова- ния и расчетов местной прочности для поверхностей и площадок сдвига в массиве, приуроченных к трещинам, заполненным песчаным и глинистым грунтом, с шириной их раскрытия, мм
		от 2 до 20		св.20
		преимущественно с глинистым заполни- телем
		tg фи_I, tg фи_II /гамма_g	c_I, c_II /гамма_g, МПа (кгс/ см2)	tg фи_I, tg фи_II /гамма_g	c_I, c_II /гамма_g, МПа (кгс/ см2)
1	2	11	12	13	14
1	Скальные (массивные, круп- ноблочные, слоистые, плит- чатые, очень слабо- и сла- ботрещиноватые, невыветре- лые) с R_c* > 50 МПа (500 кгс/см2)	0,6	0,1(1,0)	0,55	0,05(0,5)
2	Скальные (массивные, круп- ноблочные, блочные, слоис- тые, плитчатые, среднетре- щиноватые, слабовыветрелые) с R_c > 50 МПа (500 кгс/ см2)	0,6	0,1(1,0)	0,55	0,5(5,0)
3	Скальные (массивные, круп- ноблочные, блочные, слоис- тые, плитчатые, сильно- и очень сильнотрещиноватые) с R_c = 15 - 50 МПа (150 - 500 кгс/см2); скальные (слабовыветрелые, слаботре- щиноватые) с R_c = 5 - 15 МПа (50 - 150 кгс/см2)	0,55	0,05(0,5)	0,45	0,02(0,2)
4	Полускальные (плитчатые, тонкоплитчатые, средне-, сильно- и очень сильнотре- щиноватые) с R_c < 5 МПа (50 кгс/см2)	0,50	0,03(0,3)	0,45	0,02(0,2)

/-----------------------------------------------------------------------\

|Кате-|     Грунты основания      |Расчетные значения предела  прочности|

|гория|                           |на  одноосное   растяжение   массивов|

|грун-|                           |скальных   грунтов   R_t,m,II,    МПа|

|та   |                           |(кгс/см2)                            |

|     |                           |                                     |

|     |                           |                                     |

|     |                           |                                     |

|     |                           |                                     |

|     |                           |                                     |

|     |                           |                                     |

|     |                           |                                     |

|     |                           |                                     |

|     |                           |                                     |

|     |                           |                                     |

|     |                           |                                     |

|     |                           |                                     |

|     |                           |                                     |

|     |                           |                                     |

|     |                           |                                     |

|     |                           |                                     |

|     |                           |                                     |

|     |                           |                                     |

|     |                           |                                     |

|-----+---------------------------+-------------------------------------|

|  1  |              2            |                    15               |

|-----+---------------------------+-------------------------------------|

|  1  |Скальные (массивные,  круп-|            -0,25(-2,5)              |

|     |ноблочные, слоистые,  плит-|                                     |

|     |чатые, очень слабо- и  сла-|                                     |

|     |ботрещиноватые,  невыветре-|                                     |

|     |лые) с R_c*  > 50 МПа  (500|                                     |

|     |кгс/см2)                   |                                     |

|-----+---------------------------+-------------------------------------|

|  2  |Скальные (массивные,  круп-|            -0,17(-1,7)              |

|     |ноблочные, блочные,  слоис-|                                     |

|     |тые, плитчатые,  среднетре-|                                     |

|     |щиноватые, слабовыветрелые)|                                     |

|     |с R_c  >  50 МПа  (500 кгс/|                                     |

|     |см2)                       |                                     |

|-----+---------------------------+-------------------------------------|

|  3  |Скальные (массивные,  круп-|            -0,10(-1,0)              |

|     |ноблочные, блочные,  слоис-|                                     |

|     |тые,  плитчатые,  сильно- и|                                     |

|     |очень сильнотрещиноватые) с|                                     |

|     |R_c =  15 -  50 МПа  (150 -|                                     |

|     |500   гкс/см2);    скальные|                                     |

|     |(слабовыветрелые, слаботре-|                                     |

|     |щиноватые) с R_c  = 5 -  15|                                     |

|     |МПа (50 - 150 кгс/см2)     |                                     |

|-----+---------------------------+-------------------------------------|

|  4  |Полускальные    (плитчатые,|            -0,05(-0,5)              |

|     |тонкоплитчатые,    средне-,|                                     |

|     |сильно- и очень  сильнотре-|                                     |

|     |щиноватые)  с  R_c  < 5 МПа|                                     |

|     |(50 кгс/см2)               |                                     |

|------------------------------                                         |

|     * Rc  - нормативные  значения прочности  отдельностей на одноосное|

|сжатие.                                                                |

|                                                                       |

|     Примечания: 1. В графах 5 - 14 следует принимать гамма_g = 1,25.  |

|     2.  Для   поверхностей  сдвига,   приуроченных  к   прерывистым  и|

|кулисообразным трещинам, приведенные в графах 7 - 14.                  |

|     3.    Приведенные    в    табл.4    характеристики   соответствуют|

|водонасыщенному состоянию массива грунта.                              |

\-----------------------------------------------------------------------/

2.22. Массивы скальных грунтов по степени трещиноватости, водопроницаемости, деформируемости, выветрелости, по нарушению сплошности и показателю качества RQD характеризуются данными, приведенными в рекомендуемом приложении 1.

2.23. По деформируемости и прочности в различных направлениях массивы скальных грунтов следует считать изотропными при коэффициенте анизотропии не более 1,5 и анизотропными при коэффициенте анизотропии более 1,5. Под коэффициентом анизотропии понимается отношение большего значения характеристики к меньшему в двух заданных направлениях.

3. Расчет устойчивости

3.1. Критерием обеспечения устойчивости сооружения, системы сооружение - основание и склонов (массивов) является условие

                                   гамма

                                        c

                      гамма   F <= ------- R,                         (3)

                            lc      гамма

                                        n

     где F, R - расчетные значения  соответственно обобщенных  сдвигающих

                сил  и  сил  предельного  сопротивления или моментов сил,

                стремящихся повернуть (опрокинуть) и удержать сооружение;

     гамма    - коэффициент   сочетания   нагрузок,   принимаемый:    для

          lc    основного сочетания нагрузок - 1,0; для особого сочетания

                нагрузок  -  0,9;  для   сочетаний  нагрузок  в   периоды

                строительства и ремонта - 0,95;

     гамма    - коэффициент условий работы, принимаемый по табл.5;

          c

     гамма    - коэффициент   надежности   по   степени   ответственности

          n     сооружений, принимаемый  равным 1,25,  1,20, 1,15  и 1,10

                соответственно для сооружений I, II, III и IV классов.

Примечания: 1. При расчете устойчивости скальных склонов и откосов по предельным состояниям второй группы гамма_lc и гамма_n следует принимать равными единице.

2. Устойчивость плотин из грунтовых материалов следует рассчитывать в соответствии с требованиями СНиП 2.06.05-84.

Таблица 5

Типы сооружений и оснований

Коэффициент условий работы гамма_c

Бетонные и железобетонные сооружения на по- лускальных и нескальных основаниях (кроме портовых сооружений) То же, на скальных основаниях (кроме арочных плотин и портовых сооружений) для расчетных поверхностей сдвига: а) приуроченных к трещинам б) не приуроченных к трещинам Арочные плотины и другие распорные сооруже- ния на скальных основаниях Портовые сооружения Откосы и склоны Примечание. В необходимых случаях кром коэффициентов принимаются дополнительные к учитывающие особенности конструкций сооружен

1,0 1,0 0,95 0,75 1,15 1,0 приведенных в табл.5 эффициенты условий работы, й и их оснований.

3.2. При определении расчетных нагрузок коэффициенты надежности по нагрузкам следует принимать согласно требованиям СНиП II-50-74.

Примечания: 1. Коэффициенты надежности по нагрузкам следует принимать одинаковыми (повышающими или понижающими) для всех проекций расчетной нагрузки.

2. Все нагрузки от грунта (вертикальное давление от веса грунта, боковое давление грунта) следует, как правило, определять по расчетным значениям характеристик грунта tg фи_I,II и c_I,II, гамма_I,II, принимая при этом коэффициенты надежности по нагрузкам равными единице.

3.3. Расчеты устойчивости сооружений и грунтовых массивов следует, как правило, производить методами, удовлетворяющими всем условиям равновесия в предельном состоянии.

Допускается применять и другие методы расчета, результаты которых проверены опытом проектирования, строительства и эксплуатации сооружений.

В расчетах устойчивости следует рассматривать все физически и кинематически возможные схемы потери устойчивости сооружений, систем сооружение - основание и склонов (массивов).

Примечания: 1. Расчеты следует выполнять для условий плоской или пространственной задачи. При этом условия пространственной задачи принимают, если l < 3b или l < 3h (для шпунтовых сооружений) или когда поперечное сечение сооружения, нагрузки, геологические условия меняются по длине l_1 < 3b (< 3h), где l и b - соответственно длина и ширина сооружения, h - высота сооружения с учетом заглубления сооружения или шпунта в грунт основания, l_1 - длина участка с постоянными характеристиками.

2. В расчетах устойчивости для условий пространственной задачи необходимо учитывать силы трения и сцепления по боковым поверхностям сдвигаемого массива грунта и сооружения. При этом следует, как правило, давление на боковые поверхности принимать равным давлению покоя, определяемому по указаниям СНиП II-55-79.

ГАРАНТ:

С введением в действие СНиП 2.06.07-87 "Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения" с 1 января 1988 г. утрачивают силу СНиП II-55-79.

Расчет устойчивости сооружений на нескальных основаниях

3.4. В расчетах устойчивости гравитационных сооружений на нескальных основаниях следует рассматривать возможность потери устойчивости по схемам плоского, смешанного и глубинного сдвигов. Выбор схемы сдвига в зависимости от вида сооружения, классификационной характеристики основания, схемы загружения и других факторов производится по указаниям пп.3.5, 3.9 и 3.11.

Перечисленные схемы сдвига могут иметь место как при поступательной форме сдвига, так и при сдвиге с поворотом в плане.

Для сооружений, основанием которых являются естественные или искусственные откосы или их гребни, необходимо также рассматривать схему общего обрушения откоса вместе с расположенным на нем сооружением.

3.5. Расчет устойчивости гравитационных сооружений (кроме портовых), основания которых сложены песчаными, крупнообломочными, твердыми и полутвердыми пылевато-глинистыми грунтами, следует производить только по схеме плоского сдвига при выполнении условия

                              сигма

                                   max

                     N      = -------- <= N .                         (4)

                      сигма   b гамма      0

                                     I

В случаях, если основания сложены туго- и мягкопластичными пылевато-глинистыми грунтами, кроме условия (4) следует выполнять условия:

                                         с

                                          I

                    tg пси  = tg фи  + ------ >= 0,45;                (5)

                          I        I   сигма

                                            m

                                k (1 + e) t

                           0               0

                          c  = -------------- >= 4.                   (6)

                           v               2

                                 a гамма  h

                                        w  0

В формулах (4) - (6):

          N      - число моделирования;

           сигма

        сигма    - максимальное нормальное напряжение в угловой точке под

             max   подошвой сооружения (с низовой стороны);

               b - размер   стороны   (ширина)   прямоугольной    подошвы

                   сооружения,  параллельной  сдвигающей  силе (без учета

                   длины анкерного понура);

          гамма  - удельный вес грунта основания, принимаемый ниже уровня

               I   воды с учетом ее взвешивающего действия;

              N  - безразмерное  число,  принимаемое  для  плотных песков

               0   равным 1, для остальных  грунтов - равным 3.  Для всех

                   грунтов оснований  сооружений I и II  классов N_0, как

                   правило,    следует     уточнять    по     результатам

                   экспериментальных исследований методом сдвига  штампов

                   в котлованах сооружений;

         tg пси  - расчетное значение коэффициента сдвига;

               I

     tg фи , c   - то же, что в п.2.7;

          I    I

          сигма  - среднее нормальное напряжение по подошве сооружения;

               m

               0

              с  - коэффициент степени консолидации;

               v

               k - коэффициент фильтрации;

               е - коэффициент   пористости    грунта   в    естественном

                   состоянии;

              t  - время возведения сооружения;

               0

               a - коэффициент уплотнения;

          гамма  - удельный вес воды;

               w

              h  - расчетная толщина  консолидируемого слоя,  принимаемая

               0   для сооружения с шириной подошвы b,  на  части которой

                   b_d расположен дренаж, равной:

а) для однослойного основания:

при наличии водоупора, залегающего на глубине h_1 (h_1 <= H_c; H_c - см. п.7.9),

                                   b - b

                                        d

                         h  = h  + ------;                            (7)

                          0    1     2

при залегании в основании дренирующего слоя на глубине h_1 (h_1 <= Н_с)

                                h     b - b

                                 1         d

                          h  = ---- + ------;                         (8)

                           0     2       2

б) для двухслойного основания с толщинами слоев h_1 и h_2:

при наличии водоупора и при k_1 примерно= k_2 (h_1 + h_2 <= H_c)

                                        b - b

                                             d

                         h  = h  + h  + ------;                       (9)

                          0    1    2     2

при наличии дренирующего слоя на глубине h_1 + h_2 (h_1 + h_2 <= H_c)

                               h  + h    b - b

                                1    2        d

                          h  = ------- + ------.                     (10)

                           0      2        2

Примечание. Указания настоящего пункта не распространяются на случаи, когда особенности конструкции сооружения и геологического строения основания, а также распределение нагрузок предопределяют глубинный сдвиг.

3.6. При расчете устойчивости сооружения по схеме плоского сдвига за расчетную поверхность сдвига следует принимать:

при плоской подошве сооружения - плоскость опирания сооружения на основание с обязательной проверкой устойчивости по горизонтальной плоскости сдвига, проходящей через верховой край подошвы;

при наличии в подошве сооружения верхового и низового зубьев: при глубине заложения верхового зуба, равной или большей низового, - плоскость, проходящую через подошву зубьев, а также горизонтальную плоскость, проходящую по подошве верхового зуба; при глубине заложения низового зуба более глубины заложения верхового зуба - горизонтальную плоскость, проходящую по подошве верхового зуба (при этом все силы следует относить к указанной плоскости, за исключением пассивного давления грунта со стороны нижнего бьефа, которое надлежит определять по всей глубине низового зуба);

при наличии в основании сооружения каменной постели - плоскости, проходящие по контакту сооружения с постелью и постели с грунтом; при наличии у каменной постели заглубления в грунт следует рассматривать также наклонные плоскости или ломаные поверхности, проходящие через постель.

3.7. При расчете устойчивости сооружений по схеме плоского сдвига (без поворота) при горизонтальной плоскости сдвига R = R_pl и F в условии (3) следует определять по формулам:

               R   = P tg фи  + гамма' E     + A  c  + R ;           (11)

                pl          I        c  p,tw    g  I    g

                         F = T   + E     - T  ,                      (12)

                              hw    a,hw    tw

     где      R   - расчетное  значение   предельного  сопротивления  при

               pl   плоском сдвиге;

                Р - сумма  вертикальных  составляющих  расчетных нагрузок

                    (включая противодавление);

       tg фи , c  - характеристики   грунта   по   расчетной  поверхности

            I   I   сдвига, определяемые по указаниям разд.2;

           гамма' - коэффициент условий  работы, учитывающий  зависимость

                c   реактивного  давления   грунта  с   низовой   стороны

                    сооружения от горизонтального смещения сооружения при

                    потере  им  устойчивости,  принимаемый по результатам

                    экспериментальных  исследований;  при  их  отсутствии

                    значение гамма'_c следует  принимать: для всех  видов

                    сооружений, кроме портовых, - 0,7, для портовых - 1;

     E    , Е     - соответственно  расчетные   значения   горизонтальных

      p,tw   a,hw   составляющих  силы  пассивного   давления  грунта   с

                    низовой  стороны  сооружения  и  активного   давления

                    грунта с верховой стороны, определяемые по  указаниям

                    СНиП II-55-79; при  определении E_p,tw и  E_a,hw ниже

                    уровня  воды   следует  учитывать   ее   взвешивающее

                    действие  на  грунт,  а  также влияние фильтрационных

                    сил;

               A  - площадь горизонтальной проекции подошвы сооружения, в

                g   пределах которой учитывается сцепление;

               R  - горизонтальная составляющая силы сопротивления  свай,

                g   анкеров и т.д.;

                F - расчетное значение сдвигающей силы;

         T  , T   - суммы горизонтальных составляющих расчетных  значений

          hw   tw   активных сил,  действующих соответственно  со стороны

                    верховой и низовой граней сооружения, за  исключением

                    активного давления грунта.

ГАРАНТ:

С введением в действие СНиП 2.06.07-87 "Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения" с 1 января 1988 г. утрачивают силу СНиП II-55-79.

Примечания: 1. В случае наклонной плоскости сдвига при определении R_pl и F все сипы проектируются на эту плоскость и на нормаль к ней.

2. Для вертикально- и наклонно-слоистых оснований tg фи_I и c_I следует определять по обязательному приложению 5 как средневзвешенные значения характеристик грунтов всех слоев с учетом перераспределения нормальных контактных напряжений между слоями пропорционально их модулям деформации.

3. Под низовой стороной сооружения понимается та, в направлении которой проверяется возможность сдвига.

4. Для портовых сооружений I класса величины tg фи_I и c_I по контакту сооружения с каменной постелью следует определять по результатам экспериментальных исследований. Для портовых сооружений II - IV классов, а также I класса на стадии технико-экономического обоснования строительства допускается принимать по контакту сооружение - каменная наброска - tg фи_I = 0,6, c_I = 0, по поверхности сдвига внутри каменной наброски - tg фи_I = 0,85, с_I = 0.

5. При наличии постели под сооружением пассивное давление грунта, как правило, следует определять только ниже подошвы сооружения с учетом веса вышележащего грунта.

3.8. В случае, если расчетная сдвигающая сила F приложена с эксцентриситетом в плоскости подошвы e_F >= 0,05 кв. корень(lb), расчет устойчивости сооружений следует производить по схеме плоского сдвига с поворотом в плане (l и b - размеры сторон прямоугольной подошвы сооружения). Эксцентриситет e_F и силу предельного сопротивления сдвигу при плоском сдвиге с поворотом R_pl,t следует определять по указаниям, приведенным в рекомендуемом приложении 6.

3.9. Расчет устойчивости сооружений по схеме смешанного сдвига следует производить для сооружений на однородных основаниях во всех случаях, если не соблюдаются условия, приведенные в п.3.5. При этом сопротивление основания сдвигу следует принимать равным сумме сопротивлений на участках плоского сдвига и сдвига с выпором (черт.1). Сила предельного сопротивления при расчете устойчивости сооружений по схеме смешанного сдвига R_com при поступательной форме сдвига определяется по формуле

3.10. При смешанном сдвиге с поворотом в плане предельная сдвигающая сила принимается равной альфа_t R_com, где альфа_t - коэффициент, определяемый по указаниям рекомендуемого приложения 6, R_com - то же, что в формуле (13).

3.11. Расчет устойчивости сооружений по схеме глубинного сдвига следует производить:

а) для всех типов сооружений, несущих только вертикальную нагрузку, а для портовых сооружений - независимо от характера нагрузки;

б) при невыполнении требований п.3.5 для сооружений, несущих вертикальную и горизонтальную нагрузки и расположенных на неоднородных основаниях.

3.12. Расчет устойчивости гравитационных сооружений (кроме портовых) по схеме глубинного сдвига допускается производить по рекомендуемому приложению 7.

Расчет устойчивости портовых сооружений, как правило, следует производить двумя методами, исходя из поступательного перемещения сдвигаемого массива грунта вместе с сооружением по ломаным плоскостям сдвига и из вращательного их перемещения по круглоцилиндрической поверхности сдвига в соответствии с рекомендуемым приложением 8, а при специальном обосновании - одним из указанных методов.

При использовании обоих методов определяющими являются результаты расчета устойчивости по тому методу, по которому условие (3) показывает меньшую надежность сооружения.

3.13. При расчете устойчивости сооружений на основаниях, сложенных пылевато-глинистыми грунтами со степенью влажности S_r >= 0,85 и коэффициентом степени консолидации с_v(0) < 4 (см. п.3.5), следует принимать характеристики грунта tg фи_I и c_I, соответствующие его степени консолидации, или вводить в расчет поровое давление (определяемое экспериментальным или расчетным путем) при характеристиках грунта, соответствующих его стабилизированному состоянию.

Расчет устойчивости сооружений на скальных основаниях

3.14. Расчеты устойчивости сооружений на скальных основаниях, скальных откосов и склонов следует выполнять по схеме сдвига по плоским или ломаным расчетным поверхностям. Для бетонных и железобетонных сооружений на скальных основаниях следует также рассматривать схему предельного поворота (опрокидывания) с разрушением основания под низовой гранью сооружения. При этом определяющими являются результаты расчета по той схеме, которая по условию (3) показывает меньшую надежность сооружения (откоса, склона).

При плоской расчетной поверхности сдвига следует учитывать две возможные схемы нарушения устойчивости:

поступательный сдвиг;

сдвиг с поворотом в плане.

При ломаной расчетной поверхности сдвига следует учитывать три возможные расчетные схемы:

сдвиг вдоль ребер ломаной поверхности (продольный);

сдвиг поперек ребер ломаной поверхности (поперечный);

сдвиг под углом к ребрам ломаной поверхности сдвига (косой).

Выбор схемы нарушения устойчивости сооружения или откоса (склона) и определение расчетных поверхностей сдвига следует производить, используя данные анализа инженерно-геологических структурных моделей, отражающих основные элементы трещиноватости скального массива (ориентировку, протяженность, мощность, шероховатость трещин, их частоту и т.д.) и наличие ослабленных прослоек и областей.

3.15. При расчете устойчивости сооружений и скальных откосов (склонов) по схеме поступательного и продольного сдвигов величины, входящие в условие (3), необходимо определять по формулам:

3.17. При расчете устойчивости сооружений и скальных откосов (склонов) по схеме сдвига с поворотом в плане следует учитывать возможное уменьшение сопротивления сдвигу R против значений сил, устанавливаемых в предположении поступательного движения. При этом корректировку значений R допускается производить в соответствии с требованиями рекомендуемого приложения 6.

3.18. Расчеты устойчивости сооружений и скальных откосов (склонов) по схеме поперечного сдвига следует производить, как правило, расчленяя призму обрушения (сдвига) на взаимодействующие элементы.

Расчленение призмы обрушения (сдвига) на элементы производится в соответствии с характером поверхности сдвига, структурой скального массива призмы и распределением действующих на нее сил. В пределах каждого элемента по поверхности сдвига характеристики прочности скального грунта принимаются постоянными.

Выбор направлений расчленения призмы обрушения на элементы и расчетного метода следует производить с учетом геологического строения массива. При наличии пересекающих призму обрушения (сдвига) поверхностей ослабления, по которым возможно достижение предельного равновесия призмы, плоскости раздела между элементами следует располагать по этим поверхностям ослабления.

3.19. Расчеты устойчивости по схеме косого сдвига следует выполнять в тех случаях, когда направление смещения массива не совпадает с направлением ребра (ребер) пересечения плоскостей сдвига, например, при расчетах устойчивости береговых упоров арочных плотин и подобных массивов.

3.20. При расчетах устойчивости бетонных сооружений по схеме предельного поворота (опрокидывания) следует проверять возможность потери бетонным сооружением устойчивости вследствие нарушения прочности основания на смятие под низовой гранью сооружения при его повороте или наклоне, вызванном действием опрокидывающих сил. При этом необходимо выполнять условие

                                   гамма

                                        c

                    гамма   M  <= -------- M ,                       (19)

                         lc  t     гамма    r

                                        n

     где      M , М  - суммы  моментов  сил,  стремящихся  опрокинуть   и

               t   r   удержать сооружение, определяемые в соответствии с

                       методом, изложенным в рекомендуемом приложении 4;

              гамма  - коэффициент  условий  работы,  принимаемый  равным

                   c   1,0;

     гамма  , гамма  - то же, что в формуле (3).

          lc       n

3.21. Для оценки устойчивости сооружений на скальных основаниях и скальных откосов, относимых к I классу, при сложных инженерно-геологических условиях в дополнение к расчету, как правило, следует проводить исследования на моделях.

4. Фильтрационные расчеты оснований

4.1. При проектировании основания гидротехнического сооружения необходимо обеспечивать фильтрационную прочность грунтов основания, устанавливать допустимые по технико-экономическим показателям фильтрационные расходы и противодавление фильтрующейся воды на подошву сооружения. При этом также надлежит определять:

форму свободной поверхности фильтрационного потока (депрессионной поверхности) и местоположения участков его высачивания;

распределение напора фильтрационного потока главным образом вдоль подземного контура сооружения, на участках его разгрузки и в местах сопряжения грунтов, отличающихся фильтрационными свойствами и структурой порового пространства;

фильтрационный расход на характерных участках основания;

силовое воздействие фильтрационного потока на массив грунта основания;

общую и местную фильтрационную прочность грунтов в основании, причем общую фильтрационную прочность следует оценивать лишь для нескальных грунтов основания, а местную - для всех классов грунтов.

4.2. Характеристики фильтрационного потока следует определять путем его моделирования на физических или математических фильтрационных моделях основания с использованием, как правило, моделей (схем) основания, отражающих геологическую структуру грунтового массива, с выделением наиболее характерных по водопроницаемости и суффозионной устойчивости грунтов областей, которые попадают в активную область фильтрационного потока. Границы этих областей следует определять предварительными расчетами, исходя из намеченных размеров и конфигурации подземного контура сооружения.

4.3. Критерием обеспечения общей фильтрационной прочности нескального основания является условие

                                      1

                         I      <= ------ I    ,                     (20)

                          est,m    гамма   cr,m

                                        n

     где I     - расчетное значение  осредненного критического  градиента

          cr,m   напора, принимаемое по п.2.12;

        гамма  - коэффициент   надежности   по   степени  ответственности

             n   сооружения, принимаемый по п.3.1.

Значение I_est,m для оснований сооружений I и II классов следует определять по методу удлиненной контурной линии. В отдельных случаях значения I_est,m допускается определять и другими приближенными методами.

4.4. Местную фильтрационную прочность нескального основания необходимо определять только в следующих областях основания:

в области выхода (разгрузки) фильтрационного потока из толщи основания в нижний бьеф, дренажное устройство и т.п.;

в прослойках суффозионно-неустойчивых грунтов;

в местах с большим падением напора фильтрационного потока, например, при обтекании подземных преград;

на участках контакта грунтов с существенно разными фильтрационными свойствами и структурой.

Критерием обеспечения местной фильтрационной прочности нескального основания является условие

                                    I

                                     cr

                         I    <= --------,                           (21)

                          est     гамма

                                       n

     где I    - местный  градиент   напора  в   рассматриваемой   области

          est   основания, определяемый методами, указанными в п.4.2;

          I   - местный  критический  градиент  напора,  определяемый  по

           cr   п.2.12.

4.5. Критериями обеспечения местной фильтрационной прочности скальных оснований являются условие (21), в котором I_cr заменяется на I_cr,j и условие

                                  v          v

                                   est,m      cr,j

                         v      = ------ <= ------,                  (22)

                          est,j     n        гамма

                                     j            n

     где v      - средняя  скорость  движения  воды  в  трещинах  массива

          ext,j   основания;

         v      - скорость  фильтрации  воды  в  массиве  в   направлении

           est,m  простирания выделенной системы трещин;

             n  - расчетная пустотность массива, определяемая наличием  в

              j   нем  полых  трещин  той  же  системы  при доверительной

                  вероятности их раскрытия 0,95;

          v     - критическая   скорость   движения   воды   в  трещинах,

           cr,j   определяемая по п.2.20;

          I     - критический градиент  напора в  направлении простирания

           cr,j   рассматриваемой системы трещин, определяемый по п.2.20.

4.6. Проектирование подземного контура напорных сооружений должно выполняться в соответствии с требованиями СНиП 2.06.05-84 и СНиП 2.06.06-85. При выборе системы дренажа и противофильтрационных устройств в основании проектируемого сооружения необходимо также учитывать условия его эксплуатации, инженерно-геологические условия и требования по охране окружающей среды в части подтопления, заболачивания прилегающей территории, активизации карстово-суффозионных процессов и т.п.

4.7. При проектировании противофильтрационной завесы в нескальном основании следует принимать следующие критические градиенты напора:

в инъекционной завесе в гравийных и галечниковых грунтах - 7,5; в песках крупных и средней крупности - 6,0 и в мелких песках - 4,0;

в завесе, сооружаемой способом "стена в грунте" в грунтах с коэффициентами фильтрации до 200 м/сут, в зависимости от материала и длительности ее эксплуатации - по табл.6.

Таблица 6

Материал завесы	Критический градиент напора в завесе I_cr
Бетон Глиноцементный раствор Комовая глина Заглинизированный грунт Примечание. Для време допускается увеличивать на	180 125 40 25 ных завес критические градиенты напора 25%.

4.8. При проектировании противофильтрационной (цементационной) завесы в скальном основании следует принимать критический градиент напора I_cr в завесе в зависимости от удельного водопоглощения в пределах завесы q_c по табл.7.

В случае, когда завеса (одна или в сочетании с другими противофильтрационными устройствами) также защищает от выщелачивания содержащиеся в основании растворимые грунты, допустимое удельное водопоглощение следует обосновывать расчетами и экпериментальными исследованиями.

Проницаемость противофильтрационной завесы должна быть ниже проницаемости грунта основания не менее чем в 10 раз.

Таблица 7

Удельное водопоглощение скально- го грунта в завесе q_c, л/(мин х м2)	Критический градиент напора в завесе I_cr
Менее 0,01 0,01-0,05 0,05-0,1	35 25 15

4.9. Для предотвращения выпора грунта на участках, где фильтрационный поток с градиентами напора, близкими к единице, выходит на поверхность основания, в проекте необходимо предусматривать проницаемую пригрузку или разгрузочный дренаж. Материал пригрузки должен подбираться по принципу обратного фильтра для защиты грунта основания от контактной суффозии.

Для изотропно-проницаемого и однородного основания необходимая толщина пригрузки (при отсутствии давления на нее сверху) определяется по формуле

                      1

             t = ---------- (гамма  гамма  h - z гамма    ),         (23)

                 гамма            n      w            d,up

                      d',up

     где                h - разность   пьезометрических    уровней    для

                            расчетной глубины z  в толще основания  и для

                            поверхности грунта основания (z соответствует

                            заглублению низового шпунта или зуба);

     гамма    , гамма     - удельный  вес  грунта  и  пригрузки  с учетом

          d,up       d'up   взвешивающего действия воды;

                   гамма  - удельный вес воды;

                        w

                   гамма  - коэффициент     надежности     по     степени

                        n   ответственности  сооружения,  принимаемый  по

                            п.3.1.

5. Расчет местной прочности скальных оснований

5.1. Расчет местной прочности скальных оснований гидротехнических сооружений следует производить для установления необходимости разработки мероприятий, предотвращающих возможное нарушение противофильтрационных устройств, для учета при разработке мероприятий по повышению прочности и устойчивости сооружений и для учета достижения предела местной прочности при расчетах напряженно-деформированного состояния сооружения и основания.

Расчет местной прочности следует производить по предельным состояниям второй группы только для оснований сооружений I класса при основном сочетании нагрузок.

5.2. Проверку местной прочности скальных оснований следует производить по расчетным площадкам:

а) совпадающим с плоскостями, приуроченными к трещинам в массиве;

б) совпадающим с плоскостью, приуроченной к контакту сооружение - основание;

в) не совпадающим с плоскостями, приуроченными к трещинам и к контакту сооружение - основание.

5.3. Критериями обеспечения местной прочности по площадкам, указанным в подпунктах "а" и "б" п.5.2, являются условия:

5.5. Условия (24) и (26) следует выполнять во всех указанных в п.5.1 случаях, а условия (25) и (27) [или (28)] - в этих же случаях, но только при сигма_3 < 0. Если сигма_3 > 0, то условия (25) и (27) [или (28)] следует выполнять лишь при оценках прочности основания, производимых при расчетах напряженно-деформированного состояния основания, и при разработке мероприятий по повышению прочности и устойчивости сооружения.

При оценке надежности противофильтрационных устройств (если сигма_3 < 0) проверка выполнения условия (25) для площадок, совпадающих с плоскостью завес, не производится.

При невыполнении условий местной прочности в пределах цементационной завесы должны быть выполнены фильтрационные расчеты в соответствии с требованиями разд.4 с учетом изменений фильтрационного режима.

5.6. При определении напряжений сигма_j, тау_j, сигма_1 и сигма_3 в условиях (24) - (28) следует применять вычислительные и экспериментальные методы механики сплошной среды и геомеханики.

Допускается рассматривать основание совместно с сооружением как систему линейно-деформируемых тел, на контакте между которыми выполняются условия равновесия и равенства перемещений.

При обосновании допускается схематизация системы сооружение - основание, позволяющая решать плоскую задачу теории упругости применительно к одному или к нескольким плоским сечениям. При этом поверхность основания может быть принята плоской, а тело основания - однородным либо состоящим из некоторого числа однородных областей, либо имеющим непрерывно изменяющиеся характеристики. При необходимости следует учитывать естественный рельеф поверхности основания, пространственный характер работы системы сооружение - основание, а также детализировать распределение механических характеристик основания.

Если при определении напряжений (при указанных предпосылках) в некоторых областях основания одно (или несколько) из условий (24) - (28) не выполняется, то следует, как правило, производить уточнение решения задачи. Такое уточнение следует выполнять с использованием нелинейной зависимости между напряжениями и деформациями или путем изменения геометрии сечения за счет исключения из рассмотрения указанных областей.

6. Определение контактных напряжений

6.1. Контактные напряжения (нормальные и касательные напряжения по контакту сооружение - основание) необходимо определять для использования их в расчетах прочности конструкций и сооружений, а также в расчетах оснований по несущей способности и деформациям.

При определении контактных напряжений необходимо учитывать конструктивные особенности сооружения, последовательность возведения и вид основания.

В целях уменьшения расчетных усилий в конструкциях или в элементах сооружения при проектировании следует рассматривать возможность создания оптимального распределения контактных напряжений, предусматривая устройство выступов на контактных поверхностях сооружений, уплотнение отдельных зон основания и соответствующую последовательность возведения сооружения.

Примечание. Напряжения на контакте грунта с ограждающими конструкциями определяются по СНиП II-55-79.

ГАРАНТ:

С введением в действие СНиП 2.06.07-87 "Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения" с 1 января 1988 г. утрачивают силу СНиП II-55-79.

6.2. Для сооружений на скальных основаниях контактные напряжения следует определять методом внецентренного сжатия, а в необходимых случаях для сооружений I и II классов - по результатам расчетов напряженного состояния системы сооружение - основание с использованием методов механики сплошных сред.

Для сооружений на нескальных основаниях контактные напряжения следует определять в соответствии с требованиями пп.6.3 - 6.11.

6.3. При определении контактных напряжений для сооружений на нескальных основаниях следует учитывать показатель гибкости сооружения t_fl, определяемый:

Определение контактных напряжений для сооружений на однородных нескальных основаниях

     6.4. Для жестких сооружений I и II классов,  рассчитываемых по схеме

плоской  деформации,  нормальные  контактные  напряжения,  как   правило,

следует   определять  методами  механики  сплошной  среды  (линейной  или

нелинейной теории упругости,  теории пластичности).  При обосновании  эти

напряжения  для  сооружений I и II классов допускается,  а для сооружений

III и IV классов следует  определять  методом  внецентренного  сжатия  по

рекомендуемому  приложению  9  или  методом  коэффициента постели,  а для

                                                              e_max - e

песчаных оснований с относительной плотностью грунта  D_d = -------------

                                                            e_max - e_min

<= 0,5 - методом экспериментальных эпюр по обязательному приложению 10.

Примечания: 1. При применении методов теории упругости и теории пластичности допускается принимать основание в виде сжимаемого слоя конечной толщины, равной для песчаных грунтов 0,3b, для глинистых грунтов 0,5b (b - ширина подошвы сооружения). Толщину сжимаемого слоя допускается уточнять при наличии экспериментальных данных.

2. При получении на участке подошвы сооружения растягивающих контактных напряжений этот участок должен быть исключен из расчетной контактной поверхности, а на оставшейся части контактные напряжения должны быть пересчитаны.

6.5. Для расчетов прочности гидротехнических сооружений эпюры контактных напряжений следует определять по методам механики сплошной среды, внецентренного сжатия, коэффициента постели и экспериментальных эпюр. Если полученные при этом изгибающие моменты имеют разные знаки, то при расчетах моменты уменьшаются на 10% суммы их максимальных абсолютных значений, а если одинаковые знаки, то больший изгибающий момент уменьшается на 10% разности этих значений.

6.6. При определении контактных напряжений с учетом гибкости сооружений допускается применять метод коэффициента постели, а также решения упругих и упругопластических задач. При этом сооружение в зависимости от его схемы рассматривается как плоская или пространственная конструкция (балка, плита, рама и т.д.). Гибкость элементов конструкции следует определять с учетом возможности образования трещин в соответствии с требованиями СНиП II-56-77.

ГАРАНТ:

См. СНиП 2.06.08-87 "Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений", принятые и введенные в действие постановлением Госстроя СССР от 26 февраля 1987 г. N 37, взамен СНиП II-56-77

Примечания: 1. При расчете сложных пространственных сооружений (зданий ГЭС, голов шлюзов и др.) вместо решения пространственной задачи допускается использовать решения плоской задачи, рассматривая независимо два взаимно перпендикулярных направления.

2. Расчет сооружений в направлении их ширины при наличии в них участков различной гибкости следует производить с учетом ее переменности.

6.7. Касательные контактные напряжения, возникающие при действии сдвигающих сил, следует определять методами, указанными в п.6.4.

При применении методов коэффициента постели и внецентренного сжатия касательные напряжения могут приниматься равномерно распределенными.

Касательные напряжения, обусловленные действием вертикальных сил, при расчетах прочности сооружений, как правило, не учитываются.

Примечание. При получении на участке подошвы сооружения касательных напряжений, превышающих предельные тау_lim = сигма_tg фи + с, они должны быть приняты равными предельным, а на остальных участках они должны быть пересчитаны.

Определение контактных напряжений для сооружений на неоднородных нескальных основаниях

6.8. Нормальные контактные напряжения, действующие по подошве сооружений на неоднородных основаниях, определяются теми же методами, что и для однородных оснований, по указаниям п.6.4. При использовании методов теории упругости и теории пластичности неоднородность грунтов учитывается назначением соответствующих расчетных характеристик деформируемости и прочности для различных областей основания.

При определении контактных напряжений методом внецентренного сжатия учет неоднородности основания следует производить в соответствии с требованиями пп.6.9 и 6.10, а в случае использования методов коэффициента постели и экспериментальных эпюр - в соответствии с требованиями п.6.11.

6.9. При неоднородных основаниях с вертикальными и крутопадающими слоями в расчетах контактных напряжений могут быть использованы:

а) методы механики сплошной среды, в том числе численные методы решения задач;

б) приближенные методы, в которых контактные напряжения следует принимать пропорциональными модулям деформации грунта каждого слоя в зависимости от их размеров и эксцентриситета приложения нагрузки с использованием методики, изложенной в обязательном приложении 5. В пределах каждого слоя распределение контактных напряжений принимается линейным.

6.10. При наличии в основании слоев переменной толщины или при наклонном залегании слоев в расчетах контактных напряжений используют:

а) методы механики сплошной среды, в том числе численные методы;

б) приближенные методы, основанные на приведении расчетной схемы основания со слоями переменной толщины или при наклонном залегании слоев к схеме условного основания с вертикально расположенными слоями.

При горизонтальном расположении слоев грунта постоянной толщины неоднородность основания может не учитываться.

6.11. При определении нормальных контактных напряжений методами экспериментальных эпюр и коэффициента постели учет неоднородности основания следует производить путем сложения ординат эпюр, определенных в предположении однородных оснований по пп.6.4 и 6.6, с ординатами дополнительной эпюры.

Ординаты дополнительной эпюры следует принимать равными разности ординат эпюр, построенных по методу внецентренного сжатия для случаев неоднородного и однородного оснований.

7. Расчет по деформациям оснований сооружений и плотин из грунтовых материалов

7.1. Расчет оснований сооружений и плотин из грунтовых материалов по деформациям необходимо производить с целью выбора конструкций систем сооружение - основание, перемещения которых (осадки, горизонтальные перемещения, крены, повороты вокруг горизонтальной оси и пр.) ограничены пределами, гарантирующими нормальные условия эксплуатации сооружения в целом или его отдельных частей и обеспечивающими требуемую долговечность. При этом прочность и трещиностойкость конструкции должны быть подтверждены расчетом, учитывающим усилия, которые возникают при взаимодействии сооружения с основанием.

Расчет по деформациям должен производиться на основные сочетания нагрузок с учетом характера их действия в процессе строительства и эксплуатации сооружения (последовательности и скорости возведения сооружения, графика наполнения водохранилища и т.д.).

Перемещения оснований сооружений, происходящие в процессе строительства, допускается не учитывать, если они не влияют на эксплуатационную пригодность сооружения.

7.2. Расчет по деформациям производится исходя из условия

                               S <= S ,                              (32)

                                     u

     где  S - совместная  деформация  основания  и  сооружения (осадки s,

              горизонтальные  перемещения  и,  крены  i,  повороты вокруг

              вертикальной оси и др.), определяемая расчетом по указаниям

              пп.7.7, 7.8, 7.11 - 7.14;

         S  - предельное  значение  совместной  деформации  основания   и

          u   сооружения, устанавливаемое по указаниям п.7.3.

В случаях, оговоренных соответствующими нормами проектирования сооружений, допускается не производить проверку деформаций по формуле (32), если средние значения давления под подошвой не превышают расчетного сопротивления грунта основания R, определенного по СНиП 2.02.01-83 с учетом в необходимых случаях дополнительных коэффициентов условий работы.

7.3. Предельные значения совместной деформации основания и сооружения устанавливаются соответствующими нормами проектирования сооружений, правилами технической эксплуатации оборудования или заданием на проектирование исходя из необходимости соблюдения:

технологических требований к деформациям сооружения, включая требования к нормальной эксплуатации оборудования;

требований к прочности, устойчивости и трещиностойкости конструкций, включая общую устойчивость сооружения.

При назначении S_u необходимо учитывать допускаемую разность перемещений секций и частей сооружений, не приводящую к нарушению нормальной работы межсекционных швов, возможность перелива воды через гребень плотины и нарушения нормальной эксплуатации связанных с сооружением коммуникаций и т.п.

7.4. Расчеты совместных деформаций следует производить для условий пространственной задачи. Для сооружений, длина которых превышает ширину более чем в 3 раза, расчеты допускается производить для условий плоской деформации. В случае, когда ширина сооружения превышает толщину сжимаемой толщи Н_c, определенную по указаниям п.7.9, в 2 раза и более, допускается расчет осадок производить для условий одномерной (компрессионной) задачи.

7.5. При расчете по деформациям следует определять для грунтов всех категорий конечные (стабилизированные) перемещения, соответствующие завершенному процессу деформирования грунтов основания, а для глинистых грунтов, - кроме того, значения нестабилизированных перемещений, соответствующих незавершенному процессу деформирования (при коэффициенте степени консолидации с_v(0) < 4) и перемещений, обусловленных ползучестью грунтов основания.

Примечание. При сложном геологическом строении основания (наклонная слоистость, наличие линз, изменение характеристик двформируемости грунта по глубине и в плане и пр.), при неравномерном нагружении гибкого сооружения и в других случаях, усложняющих расчет, рекомендуется использовать численные методы решения [например, метод конечных элементов (МКЭ)].

При расчете сооружений III и IV классов допускается осреднение характеристик деформируемости грунта.

7.6. При расчете деформаций основания с использованием расчетных схем, не учитывающих образование и развитие пластических деформаций, среднее давление под подошвой сооружения р не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, определенного по указаниям СНиП 2.02.01-83.

Расчет осадок сооружений на нескальных основаниях

7.7. Конечную осадку сооружений s, расположенных на нескальных основаниях, при среднем давлении под подошвой сооружений р, меньшем расчетного сопротивления грунта основания R, следует определять по методу послойного суммирования в пределах сжимаемого слоя Н_c (см. п.7.9) по формуле

Расчет крена сооружений на нескальных основаниях

7.11. Крен (наклон) сооружений следует определять от внецентренно приложенной нагрузки в пределах ширины сооружения, от пригрузки основания вне подошвы сооружения и от обжатия грунта засыпки в теле сооружения (для ячеистых конструкций без днища) при внецентренном приложении нагрузки.

7.12. Крен сооружений с прямоугольной подошвой, вызванный внецентренным приложением вертикальной нагрузки в пределах ширины сооружения, в случае однородного и горизонтально-слоистого основания без учета фильтрационных сил допускается определять:

Расчет горизонтальных перемещений сооружений на нескальных основаниях

7.14. Горизонтальные перемещения сооружений и их элементов, воспринимающих горизонтальную нагрузку (например, подпорных стен, зданий ГЭС, анкерных устройств), следует, как правило, определять методами, учитывающими развитие областей пластических деформаций (применяя в необходимых случаях теорию пластического течения).

Для сооружений III и IV классов горизонтальные перемещения допускается определять упрощенными методами по указаниям рекомендуемого приложения 14 (для конечных горизонтальных перемещений).

Допускается не производить проверку горизонтальных перемещений основания гравитационных и заанкеренных шпунтовых подпорных стен портовых гидротехнических сооружений.

7.15. Для анкерных устройств и других элементов сооружения, от перемещения которых зависят его прочность и устойчивость, расчеты горизонтальных перемещений выполняются при характеристиках грунта и нагрузках, соответствующих предельным состояниям первой группы.

7.16. Нестабилизированные горизонтальные перемещения сооружений u_t к моменту времени t следует определять по формуле

Расчет по деформациям плотин из грунтовых материалов

ГАРАНТ:

См. Строительные нормы и правила СНиП 2.06.05-84 "Плотины из грунтовых материалов", утвержденные постановлением Госстроя СССР от 28 сентября 1984 г. N 169

7.18. Нестабилизированные осадки и горизонтальные перемещения плотин из грунтовых материалов следует определять по указаниям пп.7.10 и 7.16. В расчетах в случае необходимости должны использоваться решения нелинейной теории упругости, теории консолидации или теории вязкопластичности. При этом необходимо учитывать зависимость проницаемости связных грунтов ядер плотин от уплотнения в процессе консолидации, водонасыщенности и других факторов.

7.19. Осадку плотины следует определять как сумму осадок ее основания и тела.

Осадки тела плотины и основания допускается определять методом послойного суммирования по расчетным вертикалям.

Деформацию грунта в каждом слое определяют по компрессионной зависимости. Коэффициент пористости для расчетного момента времени определяют в зависимости от эффективного напряжения.

Осадками и горизонтальными смещениями скального основания, как правило, пренебрегают.

7.20. Расчетами определяют:

строительные осадки s_c - вертикальные перемещения точек плотины к моменту завершения ее строительства;

эксплуатационные осадки s_e - дополнительные вертикальные перемещения точек плотины, происходящие с момента окончания строительства до момента завершения консолидации грунтов основания и тела плотины;

суммарная осадка s_сумма грунта тела плотины и основания.

Суммарную осадку тела плотины и основания s_сумма допускается определять методом послойного суммирования для условий одномерной задачи по указаниям рекомендуемого приложения 15.

Строительную осадку s_c необходимо определять как разность суммарной осадки в рассматриваемом слое s_сумма на момент окончания строительства и s_сумма на момент отсыпки этого слоя грунта.

Эксплуатационную осадку s_e следует определять как разность суммарной осадки s_сумма на момент завершения консолидации и s_сумма на момент завершения строительства плотины.

7.21. Для расчета строительного подъема в соответствии с указаниями СНиП 2.06.05-84 необходимо определить эксплуатационную осадку гребня плотины. Для уточнения дополнительного объема грунта, укладываемого в плотину, определяют разность между суммарным сжатием грунта на момент завершения консолидации и эксплуатационной осадки точек контура плотины.

Расчет перемещений бетонных и железобетонных сооружений на скальных основаниях

7.22. Расчет перемещений сооружений, возводимых на скальных основаниях, как правило, следует производить только для сооружений I класса.

                                          B_h

     7.23. При расчете перемещений, если ---- < 5 (B_h - ширина напорного

                                          H

фронта сооружения,  Н  -  напор  на  сооружение),  следует  рассматривать

                                B_h

пространственную задачу,  если ---- >= 5 - плоскую. При этом для  расчета

                                H

перемещений  сооружений могут быть применены методы линейной и нелинейной

теории упругости.  Условная толщина сжимаемого слоя основания в  расчетах

принимается равной ширине подошвы сооружения b.

На стадии технико-экономического обоснования строительства скальное основание допускается рассматривать в виде линейно-деформируемой среды.

     7.24. При  определении  перемещений  сооружений  следует   учитывать

давление  грунта  (наносов  или засыпки) на ложе водохранилища,  объемные

фильтрационные силы в основании,  нагрузки от сооружения, передаваемые на

основание,   и  взвешивающее  действие  воды  в  берегах  при  наполнении

водохранилища. При  расчете  перемещений   склонов   в   узких   каньонах

  B_h

(----   <   2,5)   следует   учитывать   взвешивающее   действие  воды  и

  H

фильтрационные силы после наполнения водохранилища до проектной отметки.

8. Инженерные мероприятия по обеспечению надежности оснований

Обеспечение сопряжения сооружений с основанием

8.1. При проектировании оснований сооружений необходимо предусматривать мероприятия по сопряжению сооружения с основанием, обеспечивающие устойчивость сооружения, прочность основания (в том числе фильтрационную), допустимое напряженно-деформированное состояние сооружения и его основания при всех расчетных сочетаниях нагрузок и воздействий.

Во всех случаях при проектировании сопряжения сооружения с основанием следует учитывать возможное изменение фильтрационных характеристик и характеристик прочности и деформируемости грунтов в процессе возведения и эксплуатации сооружения.

8.2. При проектировании сопряжений сооружений с основанием следует, как правило, предусматривать удаление или замену слабых (или ослабленных в процессе строительства) грунтов с поверхности на глубину, ниже которой характеристики грунтов (с учетом возможного их улучшения) удовлетворяют условиям устойчивости сооружения, прочности основания и заданного фильтрационного режима.

Крутизна откосов береговых примыканий сооружений должна быть выбрана из условий обеспечения устойчивости как самих откосов, так и сооружений на периоды строительства и эксплуатации.

8.3. При проектировании сопряжения сооружения со скальным основанием в случаях, если удаление грунта экономически нецелесообразно, для обеспечения выполнения требований устойчивости сооружения или его береговых упоров, прочности и деформируемости основания, для уменьшения объемов удаления скального грунта следует рассматривать следующие мероприятия:

снижение противодавления в основании напорных сооружений и береговых массивах примыканий;

создание уклона в сторону верхнего бьефа на контакте сооружения с основанием;

создание упора в основании со стороны нижнего бьефа;

применение конструкций, обеспечивающих наиболее благоприятное направление усилий и воздействий на основание и береговые примыкания сооружения;

анкеровку секций сооружения и береговых примыканий;

инъекционное укрепление грунтов основания.

При недостаточной технико-экономической эффективности указанных мероприятий должно быть предусмотрено заглубление подошвы сооружения в более сохранную зону скальных грунтов.

8.4. Для обеспечения устойчивости сооружений на нескальных основаниях, обеспечения прочности и допустимых осадок и смещений при проектировании сопряжения сооружения с основанием в необходимых случаях следует предусматривать устройство верхового и низового зубьев, дренирование малопроницаемых слоев основания, уплотнение и инъекционное укрепление грунтов и другие мероприятия.

При проектировании портовых сооружений следует предусматривать в необходимых случаях устройство каменной постели, разгружающих и анкерующих устройств, а также снятие гидростатического (фильтрационного) давления в грунте за стенкой.

Для сооружений мелиоративного назначения, для которых в процессе эксплуатации допускаются осушение водотока и промораживание всего или части основания, и возводимых на пылевато-глинистых или мелких песчаных грунтах в необходимых случаях в проектах следует предусматривать соответствующие инженерные мероприятия (устройство дренажей, противомиграционные экраны, замену части грунта основания грунтом требуемых свойств и т.п.), исключающие вредные последствия промораживания и оттаивания грунтов для устойчивости сооружения и прочности основания.

8.5. В проектах основания грунтовых плотин, возводимых на нескальном основании, как правило, следует предусматривать подготовку и выравнивание основания, удаление растительного слоя и слоя, пронизанного корневищами деревьев и кустов или ходами землеройных животных, а также удаление грунта, содержащего более 5% по массе органических включений или такое же количество солей, легко растворимых в воде.

8.6. При проектировании сопряжений плотин из грунтовых материалов с основанием следует предусматривать мероприятия (расчистку поверхности основания, заглубление подошвы плотины, заделку трещин в скальных грунтах, дренаж и т.п.), направленные на обеспечение устойчивости плотин, уменьшение неравномерных деформаций основания и сооружения, предотвращение суффозии и недопустимого снижения прочности грунта основания при его водонасыщении и т.д.

При обосновании допускается строительство грунтовых плотин на основаниях, содержащих водорастворимые включения и биогенные грунты.

8.7. При проектировании сопряжения водонепроницаемых элементов грунтовых плотин, возводимых на скальном основании, должны быть предусмотрены удаление разрушенной скалы, в том числе отдельно лежащих крупных камней и скоплений камней, разделка и бетонирование разведочных геологических и строительных выработок, крупных трещин.

При наличии в основании водонерастворимых, слабоводопроницаемых скальных грунтов, как правило, следует предусматривать только выравнивание поверхности основания под подошвой водонепроницаемого элемента плотины. В остальных случаях следует, как правило, предусматривать следующие мероприятия: устройство бетонной плиты, покрытие скалы торкретом, инъекционное уплотнение части основания, прилегающей к подошве водонепроницаемого элемента.

На участках сопряжения противофильтрационных элементов грунтовых плотин с наклонными неровными поверхностями скальных берегов в проектах следует предусматривать постепенное уположение откоса берегового примыкания от гребня плотины к основанию без резких переломов профиля, с наименьшим экономически обоснованным общим наклоном примыкания. При этом следует, как правило, предусматривать срезку выступающих участков откоса и заполнение углублений бетоном.

На участках сопряжения с основанием частей профиля плотины, выполняемых из более водопроницаемых материалов, чем противофильтрационные устройства, удаление разборной разрушенной (выветрелой) скалы не обязательно.

8.8. В проекте оснований сооружений должны быть указаны мероприятия, обеспечивающие предотвращение в процессе строительства промерзания, выветривания, разуплотнения и разжижения грунтов, а также исключающие возможность фильтрации напорных вод через дно котлована.

8.9. Глубину заложения подошвы сооружений следует принимать минимально возможной с учетом:

типа и конструктивных особенностей сооружений;

характера нагрузок и воздействий на основание;

геологических условий площадки строительства (строительных свойств грунтов, структуры основания, наличия ослабленных поверхностей - слабых прослоев, зон тектонических нарушений и др.);

топографических условий территории строительства;

гидрогеологических условий (водопроницаемости грунтов, напоров, уровней и агрессивности грунтовых вод и др.);

области размыва грунтов в нижнем бьефе;

глубины сезонного промерзания и оттаивания грунтов;

судоходных уровней воды и др.

Примечание. Для мелиоративных гидротехнических сооружений допускается принимать глубину заложения их подошвы независимо от глубины промерзания, при этом необходимо учитывать указания п.8.4.

8.10. При проектировании сопряжений бетонных и железобетонных сооружений со скальным основанием следует предусматривать:

для однородных оснований - удаление интенсивно выветрелых грунтов (разборного слоя), имеющих низкие прочностные и деформационные характеристики и слабо поддающихся омоноличиванию из-за наличия глинистого заполнителя в трещинах (при обосновании допускается удалять слабые грунты только с низовой стороны сооружения);

для неоднородных оснований, имеющих крупные нарушения и области глубокого избирательного выветривания, - удаление грунта, объем которого следует принимать на основе результатов анализа напряженного состояния и устойчивости сооружения с учетом возможного укрепления ослабленных областей основания и заделки трещин.

Закрепление и уплотнение грунтов оснований

8.11. Закрепление и уплотнение грунтов в основании сооружений следует предусматривать для изменения прочностных и деформационных характеристик грунтов с целью повышения несущей способности оснований, уменьшения осадок и смещений, а также для обеспечения требуемой проектом водопроницаемости и фильтрационной прочности.

В качестве мероприятий по изменению прочностных и деформационных свойств грунтов могут быть рекомендованы цементация, химические методы закрепления, замораживание грунтов, механическое уплотнение, дренирование массива, устройство набивных свай и т.д.

Закрепление и уплотнение грунтов в основании водоподпорных сооружений, предусматриваемые в проекте с целью уменьшения фильтрации под сооружением или в обход его и устранения опасных последствий фильтрации, должны включать устройство противофильтрационных преград (завес, зубьев, шпунтовых рядов, "стен в грунте", понуров и др.), а также механическое и инъекционное уплотнение грунта.

Примечание. При проектировании укрепления основания следует учитывать, что изменение прочностных и деформационных характеристик грунтов влечет за собой изменение их фильтрационных свойств и наоборот.

8.12. При проектировании подпорных сооружений при необходимости следует предусматривать в первую очередь закрепление грунтов в области, примыкающей к низовой грани сооружения, а также закрепление и уплотнение выходов в пределах контура сооружения и основания крупных трещин, тектонических зон и других разрывных нарушений и прослоек ослабленных грунтов. Сплошное усиление основания должно быть обосновано.

При проектировании подпорных сооружений I и II классов определение способа и объемов работ по укреплению основания должно обосновываться расчетами, а для сооружений I класса при необходимости - и экспериментальными исследованиями напряженно-деформированного состояния сооружения и основания.

Для сооружений III и IV классов на всех стадиях проектирования, а также для сооружений I и II классов на стадии технико-экономического обоснования способы и объемы работ по укреплению основания допускается устанавливать по аналогам.

8.13. При проектировании портовых сооружений на сильнодеформируемых и слабопрочных грунтах следует предусматривать закрепление грунтов в зоне отпора перед лицевой и анкерной стенами, а также в пределах засыпки. В этом случае способ закрепления на стадии технико-экономического обоснования также устанавливается по аналогам. На стадиях проекта и рабочей документации способ укрепления грунта и объем работ определяются на основе расчетов и экспериментальных исследований.

8.14. Устройство противофильтрационных завес (преград) обязательно в тех случаях, когда основание сложено фильтрующими слабоводоустойчивыми и быстрорастворимыми грунтами. При водостойких грунтах устройство завесы должно быть обосновано.

Глубину и ширину противофильтрационной завесы следует обосновывать расчетом или результатом экспериментальных исследований.

При проектировании скальных оснований бетонных плотин рекомендуется рассматривать возможность расположения противофильтрационных завес за пределами зоны трещинообразования под напорной гранью, а также их наклона в сторону верхнего бьефа.

Примечание. Проектирование подземного контура, в том числе противофильтрационных завес и дренажей, должно выполняться в соответствии с требованиями СНиП 2.06.06-85 и СНиП 2.06.05-84.

8.15. На участке сопряжения завесы с подошвой сооружения в целях предотвращения фильтрации в зоне наибольших градиентов напора в проекте следует предусматривать местное усиление завесы дополнительными рядами неглубоких скважин, располагаемых у напорной грани сооружения, параллельной основному ряду (или рядам) скважин, или в пределах самой завесы. Расстояние между дополнительными скважинами допускается принимать большим, чем между основными скважинами в завесе.

8.16. В местах сопряжения противофильтрационных устройств (зубьев, диафрагм, шпунта и т.д.) с основанием или берегами следует предусматривать тщательную укладку и уплотнение грунта с применением для этой цели более устойчивого к суффозии и пластичного грунта, способного кольматировать трещины в скальном основании.

8.17. В проектах оснований водоподпорных сооружений в качестве мероприятия по снижению противодавления следует предусматривать устройство дренажа. В скальных основаниях дренаж следует располагать главным образом со стороны напорной грани сооружения, а при необходимости - и в средней части его подошвы.

Приложение 1

Рекомендуемое

Классификация массивов скальных грунтов

Таблица 1

Классификация по трещиноватости

Степень трещиноватости	Модуль трещи- новатости М_j	Показатель качества породы RQD, %
Очень слаботрещиноватые Слаботрещиноватые Среднетрещиноватые Сильнотрещиноватые Очень сильнотрещиноватые M_j - число трещин на главным системам трещин; RQD - отношение общей дл см к длине пробуренного инте	Менее 1,5 От 1,5 до 5 " 5 " 10 " 10 " 30 Св. 30 м линии измерен ны сохранных куско вала в скважине.	90-100 75-90 50-75 25-50 0-25 я нормально главной или керна длиной более 10

Таблица 2

Классификация по водопроницаемости

Степень водопроницаемости	Коэффициент фильтрации k, м/сут	Удельное водопоглоще- ние q, л/мин
Практически водонепрони- цаемые Слабоводопроницаемые Водопроницаемые Сильноводопроницаемые Очень сильноводопроницае- мые	Менее 0,005 От 0,005 до 0,3 " 0,3 " 3 " 3 " 30 Св. 30	Менее 0,01 От 0,01 до 0,1 " 0,1 " 1 " 1 " 10 Св. 10

Таблица 3

Классификация по деформируемости

Степень деформируемости	Модуль деформации массива E, 10(3) МПа (10(3) кгс/см2)
Очень слабодеформируемые Слабодеформируемые Среднедеформируемые Сильнодеформируемые Очень сильнодеформируемые	Св. 20 (200) От 10 (100) до 20 (200) " 5 (50) " 10 (100) " 2 (20) " 5 (50) Менее 2 (20)

Таблица 4

Классификация по степени выветрелости

Степень выветрелости	Коэффициент выветрелости k_w
Сильновыветрелые Выветрелые Слабовыветрелые Невыветрелые k_w - отношение плотности невыветрелого образца того же гр	Менее 0,8 От 0,8 до 0,9 " 0,9 " 1,0 1,0 выветрелого образца грунта к плотности нта.

Таблица 5

Классификация по характеру нарушения сплошности массива

Характер нарушения сплошности массива	Мощность зоны дробле- ния разломов или ши- рина трещин	Протяженность нарушения
Разломы I порядка - глубинные, сейсмогенные Разломы II порядка - глубин- ные, несейсмогенные и частично сейсмогенные Разломы III порядка Разломы IV порядка Крупные трещины V порядка Средние трещины VI порядка Мелкие трещины VII порядка Тонкие трещины VIII порядка	Сотни и тысячи метров Десятки и сотни мет- ров Метры и десятки мет- ров Десятки и сотни сан- тиметров Св. 20 мм 10-20 мм 2-10 мм Менее 2 мм	Сотни и тысячи километров Десятки и сотни километров Километры и десят- ки километров Сотни и тысячи метров Св. 10 м 1-10 м 0,1-1 м Менее 0,1 мм