Приложение 3(В). Методика выделения расчетных слоев

Приложение 3(В)

Методика
выделения расчетных слоев

Предварительное выделение слоев производят с учетом данных инженерно-геологического разреза, возраста и происхождения вида грунта, того или иного слоя, результатов бурения слабой толщи.

Для уточнения границ выделенных слоев слабых грунтов и дальнейшей детализации толщи необходимо использовать данные статического зондирования, результаты исследований геофизическими методами и данные о свойствах грунтов. С этой целью на геологический разрез наносят кривые удельного сопротивления зондированию, сопротивляемости сдвигу по крыльчатке и основные классификационные показатели состава и состояния грунтов (рис. В.1).

По полученным графикам уточняют границы слоев. Далее необходимо определить расчетные значения физико-механических свойств грунтов в пределах того или иного слоя и однородность выделенных слоев с точки зрения свойств грунтов.

Обработку материалов следует начинать с построения для слоя графиков рассеяния показателей физико-механических свойств грунта. Целесообразнее, чтобы график рассеяния имел одну ось, на которой в произвольно выбранном масштабе наносится шкала показателя свойств (рис. В.2). Графическая обработка показателей и методы математических расчетов иллюстрируются на примере обработки сопротивляемости торфа сдвигу по крыльчатке. Данные испытаний на участке болота представлены в табл. В.1. Частные значения сопротивления сдвигу торфа показаны на графике (см. рис. В.2, а), а полигон распределения показателей в частотах или частостях на рис. В.2, б.

График рассеяния делят на 8 - 10 равных по величине интервалов (классов) с таким расчетом, чтобы в каждый интервал (за исключением крайних) попали точки, т.е. чтобы не было пустых классов. Число точек, попавших в отдельные классы, носит название "частоты". Частоты выписывают в специальную графу над графиком рассеяния. Точки, попавшие на границы классов, делятся поровну и при подсчетах частот разносятся по соседним классам. В случае нечетного их количества "лишнюю" точку следует отнести в класс, тяготеющий к центру графика рассеяния. Сумма частот должна быть равна количеству определений обрабатываемого показателя. Она записывается над графиком рассеяния. Точкам, попавшим в один класс, присваивают одинаковые значения, равные среднему значению данного класса.

При построении полигона распределения частоты наблюдений данного показателя откладывают напротив середины интервалов и полученные точки соединяют прямыми линиями.

Таблица В.1.

Данные испытаний на участке болота

Местоположение, км+м	N поперечника	Глубина, м	Сопротивление сдвигу болотного грунта в скважинах по испытаниям крыльчаткой, МПа
			С-1	С-2	С-3
1037+275	2	0,2	0,015	0,015	0,0161
		0,3	0,018	0,0178	0,0171
		0,4	0,0231	0,0236	0,0215
		0,5	0,0265	0,0260	0,0268
		0,6	0,0242	0,0248	0,0272
		0,7	0,0230	0,0240	0,0293
		0,8	,0252#	0,0260	0,0281
		0,9	0,0240	0,0241	0,0254
		1,0	0,022	0,021	0,285
		1,1	0,0217	0,0195	0,0277(2)
		1,2	0,0186	0,0184	0,0217
		1,3	0,0178	0,0175	0,0206
		1,4	0,0180	0,0184	0,0189
		1,5	0,0188	0,0182	0,0175
		1,6	0,0190	0,0194	0,0187
		1,7	0,0184	0,0192	0,0238
		1,8	0,0196	0,0196	0,0171
		1,9	0,0191	0,0190	0,0169
		2,0	0,0196	0,0194	0,0164
		2,1	0,0185	0,0187	0,0196
		2,2	0,0175	0,0195	0,0292(3)
		2,3	0,0189	0,0179	0,0157
		2,4	0,0211	0,0201	0,0160
		2,5	0,0205	0,0191	0,0147
		2,6	0,0210	0,0203	0,0256(1)
		2,7	0,0230	0,0235	0,0268
		2,8	0,0234	0,0241	0,0240
		2,9	0,0237	0,0242	0,0248
		3,0	0,0250	0,0269	0,0237

Примечание. Цифры в скобках указывают номера точек на графике рассеяния.

Четко выраженный максимум в центре полигона распределения и закономерное симметрическое изменение показателя в обе стороны от максимума свидетельствуют о нормальном законе распределения (законе Гаусса) показателей свойств грунтов. При резком нарушении симметрии графика распределения необходимо проводить проверку нормальности распределения. Однако многочисленные проверки показывают, что распределение показателей свойств грунта за редким исключением подчиняется закону нормального распределения, и отклонение от него свидетельствуют об ошибках, допущенных при выделении единообразных инженерно-геологических слоев. Более детально правила выделения инженерно-геологических элементов, однородных по свойствам, изложены в ГОСТ 20522-96.

Дальнейшая обработка результатов заключается в оценке однородности слоя по данной характеристике (оценке разброса значений рассматриваемой характеристики), в установлении значения, характеризующего всю совокупность экспериментально полученных определений этой характеристики (нормативное значение) и в установлении расчетного значения рассматриваемого показателя.

Обработку можно вести подробным (статистическая обработка) или упрощенным способом в зависимости от конкретных условий, категории дороги, имеющихся данных.

Нормативные и расчетные значения характеристик физических свойств грунтов вычисляют по результатам непосредственных определений, а прочностных и деформационных - как по результатам непосредственных определений, так и по физическим характеристикам с использованием соответствующих таблиц (см. п. 2.23).

Нормативное значение характеристики (показателя свойств) грунта по результатам непосредственных определений рассчитывают по формуле

, (В.1)

где - частное значение характеристики;

n - число определений характеристики.

Расчетное значение характеристики грунта определяется по формуле:

, (В.2)

где - коэффициент безопасности по грунту.

При упрощенном способе оценки однородности слоя и определения расчетных характеристик грунта слой считают однородным, если не менее 90% значений рассматриваемой характеристики лежит в пределах условно установленных границ. Последние можно назначать, например, с учетом таблиц физико-механических свойств для данного вида грунта. Например, применительно к торфяным грунтам допустимый диапазон изменения природной влажности в однородном слое можно принять равным диапазону изменения влажности в пределах одной разновидности грунта (см. п. 2.23).

В качестве природной влажности определяют ее средне-медианное значение по графику рассеивания, соответствующее экспериментальной точке, расположенной в середине ряда, считая снизу или сверху (рис. В.3). Например, при 15 экспериментальных точках среднемедианное значение будет соответствовать восьмой точке, отсчитываемой снизу (или сверху). При четном количестве точек за среднемедианное принимают среднее значение между двумя точками в середине ряда. Значения графика рассеяния предварительно подвергают анализу и при наличии явно отскакивающих точек их в расчет не принимают (если таких точек не более 10% от общего количества). Среднемедианное значение принимают за нормативную величину данной характеристики грунта.

За расчетное значение данной характеристики грунта принимают величину, зависящую от так называемой гарантированной частости , определяемой по графику (рис. В.4). По величине , используя интегральный график накопленной частости (рис. В.5), определяют расчетное значение характеристики. При этом необходимо учитывать характер определяемого параметра. К примеру, чтобы расчетное значение в одних случаях оказалось больше (влажность), а в других меньше (прочность) среднемедианного значения.

С учетом полученных расчетных значений характеристик сжимаемости всех слоев (в пределах активной зоны сжатия слабого основания) рассчитывается конечная осадка. Для оценки условий устойчивости насыпи может быть выбран слой с наихудшими расчетными значениями сцепления и угла внутреннего трения.

Для прогноза хода осадки во времени слабого основания может быть выбран слой также с наихудшими консолидационными показателями и наихудшими условиями с точки зрения прохождения осадки (см. п.п. 3.1 - 3.6).