Приложение 7 (рекомендуемое). Расчет осадок оснований, сложенных сильнольдистыми грунтами и подземным льдом

Приложение 7

Рекомендуемое

Расчет осадок оснований, сложенных сильнольдистыми грунтами и подземным льдом

1. Осадка основания столбчатого фундамента на сильнольдистых грунтах определяется согласно указаниям пп.4.21, 4.22 и 5.8. При этом составляющую осадки , м (см), обусловленную уплотнением оснований под нагрузкой, допускается определять по формуле

, (1)

где n и - соответственно число выделенных слоев грунта и их толщина, м (см);

- относительное сжатие j-го слоя грунта, доли единицы, определяемое опытным путем; для прослоев льда значение допускается определять по формуле

, (2)

здесь - пористость j-го слоя льда;

р - среднее давление на грунт под подошвой фундамента, кПа ;

- атмосферное давление, принимаемое равным 10,0 кПа ;

- природное (бытовое) давление в середине j-го слоя, кПа ;

- безразмерный коэффициент, принимаемый по табл.1 в зависимости от отношения сторон подошвы фундамента l/b и относительной глубины (здесь и - расстояния от подошвы фундамента соответственно до кровли и подошвы j-го слоя льда).

Таблица 1

Коэффициент

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

|z'/b  |        Значение коэффициента альфа_m при l/b                   |

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

|      | 1,0   | 1,2   | 1,4   | 1,6   | 1,8   | 2,0   | 3,0   | 10,0   |

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

| 0,4  | 0,417 | 0,450 | 0,474 | 0,492 | 0,506 | 0,516 | 0,545 | 0,569  |

| 0,6  | 0,269 | 0,299 | 0,324 | 0,343 | 0,358 | 0,370 | 0,406 | 0,438  |

| 0,8  | 0,181 | 0,206 | 0,227 | 0,245 | 0,259 | 0,272 | 0,310 | 0,350  |

| 1,0  | 0,128 | 0,148 | 0,165 | 0,180 | 0,193 | 0,205 | 0,243 | 0,289  |

| 1,5  | 0,064 | 0,075 | 0,085 | 0,095 | 0,104 | 0,112 | 0,143 | 0,196  |

| 2,0  | 0,038 | 0,044 | 0,051 | 0,057 | 0,063 | 0,069 | 0,093 | 0,145  |

| 2,5  | 0,025 | 0,029 | 0,038 | 0,038 | 0,042 | 0,046 | 0,064 | 0,112  |

| 3,0  | 0,017 | 0,020 | 0,024 | 0,027 | 0,030 | 0,033 | 0,047 | 0,090  |

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

2. Скорость осадки сильнольдистых грунтов v, м/год (см/год), обусловленная их пластичновязким течением, определяется по формуле

, (3)

где m - число месяцев в году, в течение которых развиваются деформации ползучести грунтов;

- среднемесячная скорость осадки, м/мес (см/мес), определяемая согласно указаниям п.3.

3. Среднемесячная скорость осадки сильнольдистых грунтов основания , м/мес (см/мес), определяется по формуле

, (4)

где n - число слоев грунта, в пределах которых определяется среднемесячная температура ;

- толщина k-го слоя грунта, м (см); принимается не более 0,2b (b - меньший размер подошвы фундамента);

- скорость относительной деформации k-го слоя грунта, 1/ч, при среднемесячной температуре грунта , определяемая по формуле

(5)

здесь - коэффициент вязкости k-го споя грунта основания, , определяемый согласно указаниям п.5;

- напряжение, кПа , в k-ом слое грунта основания, определяемое по п. 4;

- предел текучести k-гo слоя грунта основания, кПа , определяемый по п.5.

4. Напряжение вычисляется по формуле

, (6)

где и - напряжения, кПа , на верхней и нижней границах k-го слоя, определяемые по формуле

, (7)

здесь - безразмерный коэффициент, принимаемый по табл.2 в зависимости от отношения сторон подошвы фундамента l/b и от значения (здесь z' - расстояние от низа подошвы фундамента до уровня, на котором определяется напряжение);

- дополнительное (к природному) вертикальное давление на грунт под подошвой фундамента, кПа ;

где р - среднее давление на грунт под подошвой фундамента от постоянной и длительных долей временных нагрузок, кПа ;

- природное (бытовое) давление в грунте на уровне подошвы фундамента от веса вышележащих слоев грунтов (до отметки природного рельефа), кПа .

Среднее дополнительное давление на грунт должно удовлетворять условию

, (8)

где - безразмерный коэффициент, принимаемый по табл.3 при ;

- наибольшее значение напряжения, кПа , при котором сохраняется линейная зависимость скорости установившегося течения от напряжения на начальном участке реологической кривой, определяемое по п. 5.

5. Расчетные характеристики сильнольдистого грунта , , определяются при инженерных изысканиях из испытаний образцов мерзлого грунта на одноосное сжатие в соответствии с ГОСТ 24586-81.

Температуры , в зависимости от которых устанавливаются значения и , следует определять по формулам (6) - (8) настоящих норм. Значения коэффициента для определения температуры принимаются по табл.4 для j-го месяца и глубины залегания середины k-го слоя z, измеряемой от верхней поверхности вечномерзлых грунтов. При этом за первый месяц (j = 1) принимается тот, в котором глубина сезонного протаивания достигает наибольшего значения. Для температура принимается равной температуре на глубине ниже подошвы фундамента на 0,5 b (здесь b - ширина подошвы фундамента).

Таблица 2

Коэффициент

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

|z'/b  |        Значения коэффициента альфа_0 при l/b                   |

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

|      | 1,0   | 1,2   | 1,4   | 1,6   | 1,8   |  2    |   3   |   10   |

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

| 0,05 | 0,089 | 0,090 | 0,077 | 0,074 | 0,072 | 0,070 | 0,066 | 0,063  |

| 0,1  | 0,171 | 0,159 | 0,150 | 0,144 | 0,140 | 0,137 | 0,129 | 0,123  |

| 0,2  | 0,298 | 0,281 | 0,269 | 0,259 | 0,252 | 0,247 | 0,232 | 0,221  |

| 0,4  | 0,382 | 0,356 | 0,373 | 0,366 | 0,360 | 0,354 | 0,334 | 0,312  |

| 0,6  | 0,337 | 0,352 | 0,359 | 0,360 | 0,359 | 0,357 | 0,342 | 0,316  |

| 0,8  | 0,268 | 0,290 | 0,304 | 0,307 | 0,318 | 0,321 | 0,316 | 0,291  |

| 1,0  | 0,208 | 0,231 | 0,248 | 0,261 | 0,270 | 0,276 | 0,282 | 0,260  |

| 1,5  | 0,115 | 0,133 | 0,147 | 0,160 | 0,171 | 0,180 | 0,204 | 0,198  |

| 2,0  | 0,071 | 0,083 | 0,094 | 0,104 | 0,113 | 0,121 | 0,148 | 0,158  |

| 2,5  | 0,047 | 0,056 | 0,064 | 0,071 | 0,078 | 0,085 | 0,109 | 0,132  |

| 3,0  | 0,034 | 0,040 | 0,046 | 0,052 | 0,057 | 0,062 | 0,083 | 0,112  |

| 4,0  | 0,019 | 0,023 | 0,027 | 0,030 | 0,033 | 0,037 | 0,051 | 0,085  |

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

Таблица 3

Коэффициент

h_s/b	Значения коэффициента k_j при l/b
	1	1,2	1,4	1,6	1,8	2	3	10
0 0,5 1,0 1,5 2,0	2,6 3,3 3,8 10,0 16,2	2,65 3,35 4,40 8,70 13,8	2,7 3,4 4,8 7,7 12,1	2,7 3,4 4,8 7,1 11,0	2,75 3,45 4,60 6,70 10,2	2,8 3,5 4,4 6,4 9,5	2,9 3,6 4,3 5,6 7,7	3,2 3,8 4,6 5,8 7,5

6. Скорость осадки подземного льда v, м/год (см/год), обусловленная его пластичновязким течением, определяется по формуле

, (9)

где - дополнительное (к природному) вертикальное давление на грунт под подошвой фундамента, кПа , определяемое так же, как и в п.4;

Таблица 4

Коэффициент

z, м	Значения коэффициента альфа_j,k при j, мес.
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 повер темпе	0,34 0,62 0,83 0,96 1,03 1,06 бозна ности атура	0,31 0,51 0,70 0,84 0,94 1,00 ение, вечн	0,46 0,53 0,65 0,77 0,87 0,94 приня мерзл	0,76 0,68 0,70 0,76 0,83 0,90 ое в х гру	1,12 0,91 0,82 0,81 0,84 0,88 табл. тов	1,45 1,17 1,00 0,91 0,89 0,90 : z о у	1,66 1,38 1,17 1,04 0,97 0,94 - овня	1,69 1,49 1,30 1,16 1,06 1,00 расс на	1,54 1,47 1,35 1,23 1,13 1,06 ояни кото	1,24 1,32 1,30 1,24 1,17 1,10 о ом о	0,88 1,09 1,18 1,19 1,16 1,12 ве редел	0,55 0,83 1,00 1,08 1,11 1,10 хней ется

Таблица 5

Коэффициент

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

|z'/b   |          Значения коэффициента омега при l/b                  |

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

|       |   1  |   1,2|   1,4|   1,6|   1,8|   2  |   3  |   4  |   10  |

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

| 0     |   0  |   0  |   0  |   0  |   0  |   0  |   0  |   0  |   0   |

| 0,5   | 0,070| 0,068| 0,066| 0,065| 0,063| 0,062| 0,059| 0,058| 0,055 |

| 1,0   | 0,145| 0,145| 0,145| 0,145| 0,145| 0,144| 0,139| 0,136| 0,130 |

| 1,5   | 0,181| 0,189| 0,194| 0,198| 0,200| 0,201| 0,200| 0,196| 0,186 |

| 2,0   | 0,204| 0,216| 0,224| 0,230| 0,235| 0,238| 0,243| 0,242| 0,231 |

| 2,5   | 0,218| 0,232| 0,243| 0,262| 0,258| 0,263| 0,275| 0,277| 0,267 |

| 3,0   | 0,228| 0,244| 0,257| 0,267| 0,275| 0,281| 0,299| 0,305| 0,297 |

| 3,5   | 0,236| 0,253| 0,267| 0,278| 0,287| 0,295| 0,317| 0,326| 0,323 |

| 4,0   | 0,241| 0,259| 0,274| 0,286| 0,297| 0,305| 0,332| 0,344| 0,346 |

| 5,0   | 0,249| 0,269| 0,285| 0,299| 0,310| 0,320| 0,353| 0,370| 0,384 |

| 6,0   | 0,254| 0,275| 0,292| 0,307| 0,319| 0,330| 0,368| 0,389| 0,414 |

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

b - ширина подошвы фундамента, м (см);

- параметр, характеризующий вязкость льда, определяемый из испытаний образцов льда на одноосное сжатие, ,

n - число слоев, на которое разделяется толща льда (толщина слоя принимается не более 0,4b);

, - коэффициенты, 1/°С, принимаемые по табл.6 в зависимости от температуры основания и расстояний от верхней поверхности вечномерзлых грунтов до кровли и подошвы j-го слоя льда;

, - безразмерные коэффициенты, определяемые по табл.5 в зависимости от отношения сторон подошвы фундамента l/b и соответственно относительных глубин и (здесь и - расстояния от подошвы фундамента соответственно до кровли и подошвы j-го слоя льда).

Среднее дополнительное давление должно удовлетворять условию (8), при этом значение определяется по табл.3 в зависимости от толщины грунтовой прослойки под фундаментом и размеров подошвы l и b. Значение определяется из испытаний образцов льда на одноосное сжатие при температуре (п.4.12) на уровне кровли льда.

Таблица 6

Значение коэффициента

z, м	Коэффициент k_t, 1/°С, при температуре T0 - T_bf, °С
	-2,5	-3	-3,5	-4	-5	-6	-8	-10
0 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 6,0 Об поверх	0,408 0,327 0,316 0,307 0,299 0,295 0,289 0,288 0,287 значени ости ве	0,377 0,295 0,279 0,269 0,263 0,259 0,255 0,252 0,251 , принят номерзлы	0,353 0,266 0,251 0,241 0,235 0,231 0,227 0,225 0,223 е в таб грунтов	0,333 0,242 0,227 0,218 0,213 0,208 0,204 0,202 0,200 .6: z до расс	0,301 0,206 0,192 0,184 0,178 0,174 0,170 0,168 0,167 - ра атривае	0,277 0,179 0,166 0,158 0,153 0,150 0,146 0,144 0,143 стояние ого уро	0,243 0,143 0,131 0,124 0,120 0,117 0,114 0,112 0,111 от ня.	0,218 0,118 0,108 0,102 0,098 0,096 0,094 0,092 0,091 ерхней