книги / Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Основания и фундаменты
.pdfН А У Ч Н О - И С С Л Е Д О В А Т Е Л Ь С К И Й И Н С Т И Т У Т О С Н О В А Н И Й И П О Д З Е М Н Ы Х С О О Р У Ж Е Н И Й Г О С С Т Р О Я С С С Р
СПРАВОЧНИК
ПРОЕКТИРОВЩИКА
ПРОМЫШЛЕННЫХ, ЖИЛЫХ
И ОБЩЕСТВЕННЫХ
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ
П О Д Р Е Д А К Ц И Е Й доктора техн. наук, проф. В. Г. ББРБЗАНЦЕВА,
доктора техн. наук, проф. М. И. ГОРБУНОВА-ПОСАДОВА (главный редактор), доктора техн. наук, проф. Б. И. ДАЛМАТОВА
и доктора техн. наук О. А. САВИНОВА
И З Д А Т Е Л Ь С Т В О Л И Т Е Р А Т У Р Ы ПО С Т Р О И Т Е Л Ь С Т В У Л е н и н г р а д 1964 М о с к в а
ПЕРЕЧЕНЬ ТОМОВ, ВХОДЯЩИХ В СЕРИЮ СПРАВОЧНИКОВ ПРОЕКТИРОВЩИКА
ПРОМЫШЛЕННЫХ, ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
ВЫШЛИ В СВЕТ
Сборные железобетонные конструкции Промышленный транспорт
Организация строительства и производство строительно-монтажных работ. Промышленное строительство
Расчетно-теоретический Металлические конструкции промышленных зданий и сооружений
ПОДГОТАВЛИВАЮТСЯ К ИЗДАНИЮ
Градостроительство Отопление, водопровод и канализация (внутренние санитарно-техни
ческие устройства)
Вентиляция и кондиционирование. Автоматика санитарно-технических систем
Водоснабжение промышленных предприятий и населенных мест Канализация промышленных предприятий и населенных мест Проектирование предприятий материально-технической базы строи
тельства
СПРАВОЧНИК ПРОЕКТИРОВЩИКА ПРОМЫШЛЕННЫХ, ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Основания и фундаменты
К о л л е к т и в а в т о р о в
п/р Михаила Ивановича Горбунова-Посадова
Тематический план выпуска 1964 г. № 59
* * *
Стройиздат, Ленинградское отделение Ленинград, пл. Островского, 6
* * #
Редакторы издательства А. С. Р о т е н б е р г , |
Л. В. В о р о н е ц к а я |
|
Технические редакторы Е. А. П у л ь к и и а, С. Л. Ш а п и р о |
||
Корректоры Э. Е. 3 а к о ш а н с к а я, Р. М. Ю з е ф о в и ч |
||
|
* * * |
|
Сдано в набор 22IV 1964 г. Подписано к печати 23/Х 1964 |
г. М-43679. Формат бумаги 84X1087ie. |
|
Бум. л. 8,37. Усл.-печ. л. 27,47. Уч.-изд. л. |
38,26. Тираж 40 000 экз. Изд. № 391Л. Заказ № 1067. |
|
Цена в |
переплете 2 р. 21 |
к. |
Ленинградская типография № 1 «Печатный Двор» имени А. М. Горького «Главполиграфпрома»
Государственного комитета Совета Министров СССР по печати, Гатчинская, 26.
В книге содержатся справочные сведения по расчету и проектированию оснований и фундаментов зданий и сооружений различного назначения. Рассматриваются физические свойства и основные закономерности меха ники грунтов, новейшие конструкции фундаментов, особенности их проек тирования и производства работ в зависимости от характера грунтов. Даны современные методы расчета осадок и устойчивости оснований и прочности фундаментов. Изложены способы искусственного укрепления оснований и усиления существующих фундаментов.
Текст справочника согласован с новейшими нормативными докумен тами, в частности, с новой редакцией Строительных норм и Правил. Особое внимание обращено на соответствие справочника требованиям расчета па предельным состояниям и проектирования с учетом современной механиза ции работ и новых индустриальных типов фундаментов.
Книга предназначена для инженерно-технических работников проект-- ных и строительных организаций.
АВТОРЫ-СОСТАВИТЕЛИ
Абелев Ю. М., доктор техн. наук, проф. (гл. 15), Абелев М. 10., ишк. (гл. 10), Бахилдин Б. В., канд. техн. наук (гл. 12, §3), Березанцсв В. Г., доктор техн. наук, проф. (гл. 7), Вялов С. С., доктор техн. наук (гл. 16, § 3, 5D),
Годес Э. Г., инж. (гл. 12, § 1, 2, 4 и 5), Горбунов-Посадов М. И., доктор техн. наук, проф. (гл. 4, § 13—14), Далматов Б. И., доктор техн. наук, проф. (гл. 3, § 1—3 и 5; гл. 4, § 1—8; гл. 14, § 1—3), Докучаев В. В., канд. техн. наук (гл. 16, § 1, 2 и 4—7), Крутов В. И., канд. техн. наук (гл. 14, § 4),
Ксенофонтов А. И., канд. техн. наук (гл. 5 и 6), Мариупольский Г. М.,
канд. техн. наук (гл. 12, § 5), Морарескул Н. Н., инж. (гл. 4, § 9—12), Перлей Е. М., инж. (гл. 11), Савинов О. А., доктор техн. наук (гл. 9 и И), Си доров Н. //., канд. техн. наук (гл. 1, § 5—8; гл. 3, § 4), Смородинский Н. А., канд. техн. наук (гл. 8), Соколов Н. М., доктор техн. наук (гл. 13 и 17), Фридкин А. Я-, инж. (гл. 13, § 66), Шашков С. А., канд. техн. наук
(гл. 12, § 1, 2, 3 и 4), Шейков /VI. JI., инж. (гл. 2), |Ярошенко В. А. , канд. техн. наук (гл. 1, § 1—4).
Научный редактор — Хализев Е. П., канд. техн. наук
О Г Л А В Л Е Н И Е
|
|
|
|
Глава первая |
|
|
Стр. |
§ 14. |
Расчет фундаментных балок и плит как конструкций |
Огр. |
|||
|
|
|
|
|
|
|
81 |
||||||
|
|
Происхождение |
и характеристика |
грунтов |
|
|
на упругом основании ...................................................... |
|
|||||
|
|
|
Литература ..................................................................................... |
|
83 |
||||||||
§ 1. Происхождение и структура грунтов |
........................... |
7 |
|
Глава пятая |
|
||||||||
§ 2. |
Физические характеристики |
грунтов |
.............................. |
|
8 |
|
|
||||||
§ 3. |
Строительная -классификация грунтов........................... |
|
— |
|
Распределение напряжений в основаниях |
|
|||||||
§ 4. |
Характеристики состояния |
грунтов |
.............................. |
|
10 |
§ 1. |
84 |
||||||
§ 5. |
Перемещение воды в порах грунта (фильтрация) . . . |
11 |
Распределение напряжений в однородном основании |
||||||||||
|
в. |
Деформации грунта при сж ати и ..................................... |
|
|
— |
§ 2. |
Неоднородное основание ................................................... |
|
91 |
||||
§ 7. |
Прочность грунтов |
(сопротивлениесдв и ...................гу) |
15 |
§ 3. |
Напряжения от собственного носа г р у ш :.................... |
92 |
|||||||
§ 8. Лабораторные |
методы |
определения |
механических |
Н» |
Литература ..................................................................................... |
|
93 |
||||||
|
|
свойств грунтов |
....................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Литература ..................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
18 |
|
Глава шестая |
|
|
||
|
|
|
|
Глава вторая |
|
|
|
|
Расчет осадок фундаментов |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
§ 1. |
Основные положения .......................................................... |
|
94 |
|||
|
|
Инженерно-геологические изыскания на |
|
§ 2. |
Определение конечной осадки методом послойного сум |
—• |
|||||||
|
|
строительных площадках |
|
§ 3. |
мирования .............................................................................. |
|
|||||||
§ 1. |
10 |
Определение осадки по методу К. Е. Егорова . . . . |
9(1 |
||||||||||
Общие положения................................................................ |
|
|
|
|
§ 4. |
Определение конечной осадки путем непосредственного |
97 |
||||||
§ 2. |
Объемы инженерно-геологическихработ.......................... |
20 |
$ 5. |
применения теории линейно-деформируемой среды . . |
|||||||||
§ 3. |
Особенности инженерно-геологических изысканий в |
23 |
Расчет осадки во времени....................................................... |
|
100 |
||||||||
§ 4. |
районах со специфическими условиями ........................ |
|
Литература ........................................................................................ |
|
102 |
||||||||
Краткие сведения но производству основных видов ин |
|
|
Глава седьмая |
|
|||||||||
|
|
женерно-геологических р а б о т ............................................ |
|
|
25 |
|
|
||||||
Литература ..................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
2D |
Расчет устойчивости (несущей |
способности) |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Глава третья |
|
|
|
|
оснований |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
§ 1. |
Условия разрушения оснований. |
Критические давле |
|
||||
|
Конструкция фундаментов мелкого заложения |
|
|
ния ...................................................................................... |
|
103 |
|||||||
§ 1. |
Основные положения |
|
|
|
|
31 |
§ 2. Определение первого критическогодавления.................. |
— |
|||||
|
|
|
|
§ 3. |
Методы определения второго критического давления |
104 |
|||||||
§ 2. Материалы, применяемые дляфундаментов................... |
33 |
|
(несущей способности основания)......................................... |
|
|||||||||
§ 3. |
Конструкции фундаментов................................................... |
|
|
|
35 |
|
А. Определение несущей способности основания ме |
— |
|||||
§ 4. Гидроизоляция |
фундаментов и подземных частей зда |
40 |
|
тодами теории предельно-напряженного состояния |
|||||||||
§ 5. |
ния ........................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
Б. Определение несущей способности основания мето |
|
|||
Защита от грунтовых вод фундаментов и подземных ча |
40 |
|
дами, допускающими круглоцилиидрнческую форму |
109 |
|||||||||
|
|
стей зданий путем устройства дренажа .......................... |
|
§ 4. |
поверхности скольжения................................................... |
|
|||||||
Литература ..................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
— |
Определение условного коэффициента устойчивости ос |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нования по круглоцнднндрнчсским поверхностям сколь |
Ill |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
жения ............................................................................................ |
|
|
|
|
|
Глава четвертая |
|
|
Литература ......................................................................................... |
|
U2 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Определение основных размеров |
фундаментов |
|
|
Глава восьмая |
|
|||||||
§ |
1. |
общие положения. Порядок расчета ........................... |
|
51 |
|
Определение давления грунта н расчет |
|
||||||
§ |
2. |
Нагрузки, действующие на фундаменты........................ |
52 |
|
|
||||||||
$ |
3. |
Выбор глубины заложения фундаментов..................... |
53 |
|
подпорных стенок |
|
|||||||
§ |
4. |
Определение нормативного давления на грунт основа |
57 |
§ 1. Определение давления грунта ......................................... |
|
из |
|||||||
§ |
|
ния ........................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
$ 2 . Расчет подпорных стен ок ................................................... |
|
119 |
||
5. Определение размеров подошвы центрально нагружен |
59 |
Литеры ура ..................................................................................... |
|
130 |
|||||||||
§ |
|
ного фундамента по величине нормативного давления |
|
|
|
|
|||||||
6. Расчет внецентронно нагруженных фундаментов . . . |
05 |
|
Глава девятая |
|
|||||||||
§ |
7. |
Расчет оснований по деформациям.................................. |
|
|
08 |
|
|
||||||
§ |
8. |
Расчет оснований по несущей способности................. |
70 |
Проектирование и расчет фундаментов под машины |
|
||||||||
§ |
9. |
Расчет горизонтально загруженных фундаментов . . . |
— |
132 |
|||||||||
§ 10. |
Особые случаи |
расчета фундаментов ............... |
. . . |
71 |
§ 1. |
Общие сведения .................................................................... |
|
||||||
§ 11. |
Конструктивный |
расчет |
|
жестких |
железобетонных |
75 |
§ 2. |
Расчет массивных фундаментов на колебания.............. |
13ц |
||||
|
|
фундаментов под отдельные колонны ............................ |
|
§ 3. |
Проектирование массивных фундаментов под машины |
142 |
|||||||
§ 12. Расчет сборных железобетонных фундаментов . . . . |
79 |
|
периодического действия ................................................... |
|
|||||||||
§ 13. Предварительный |
расчет |
ленточного фундамента под |
89 |
§ 4. Проектирование массивных фундаментов иод машины |
143 |
||||||||
|
|
колонны .................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
ударного действии . . . . . . . . |
..................................... |
||
6 |
|
|
|
|
|
|
|
Оглавление |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Стр. |
|
|
|
|
|
Стр. |
§ 5. |
Расчет и |
проектирование рамных фундаментов . . . . |
145 |
§ 7. |
Расчет опускных колодцев ................................................ |
|
|
|
220 |
|||||
§ 6. |
Распространение упругих волн в грунтах н мероприя |
|
§ 8. Сведения о некоторых особенностях производства ра |
|||||||||||
|
тия по борьбе с вибрациями, вызываемыми работой |
147 |
|
бот .............................................................................................. |
|
|
|
222 |
||||||
|
машин........................................................................................ |
|
|
|
|
|
|
Литература ..................................................................................... |
|
|
|
224 |
||
Литература........................................ |
|
Глава десятая |
|
149 |
|
Глава четырнадцатая |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
Проектирование фундаментов зданий и сооружений, |
|||||||||
|
Устройство искусственных оснований |
|
|
возводимых на неравномерно сжимаемых и насыпных |
||||||||||
§ 1. |
Общие сведения .................................................................... |
|
|
|
|
150 |
|
грунтах |
|
|
|
|||
§ 2. |
Поверхностное уплотнение грунтов тяжелыми трам |
151 |
§ 1. Причины развития неравномерных осадок зданий и |
|||||||||||
§ 3. |
бовками |
.................................................................................... |
|
|
|
|
|
§ 2. |
сооружений.............................................................................. |
|
|
|
225 |
|
Глубинное уплотнение просадочных грунтов грунто |
155 |
Возможные формы деформации проектируемых соору |
||||||||||||
|
выми сваям и ........................................................................... |
укрепления |
просадочных |
(лёс |
§ 3. |
жений и конструктивные мероприятия............................ |
|
227 |
||||||
§ 4* Термический |
метод |
158 |
Проектирование поясов армирования ........................... |
|
228 * |
|||||||||
|
совых) грунтов ....................................................................... |
(искусственного укрепления) ос |
§ 4. |
Проектирование оснований и фундаментов на насып |
||||||||||
§ 5. Способы подготовки |
160 |
|
ных грунтах ........................................................................... |
|
|
|
230 |
|||||||
|
нований в слабых водонасыщенныхгрунтах.................... |
|
Литература ....................................................................... |
|
|
. |
232 |
|||||||
|
A. Вертикальные дрены ...................................................... |
|
|
|
— |
|
Глава пятнадцатая |
|
|
|||||
|
Б. Песчаные сван ................................................................ |
|
|
|
|
162 |
|
|
|
|||||
|
B. Песчаные подуш ки.......................................................... |
|
|
|
164 |
Проектирование оснований и фундаментов на |
||||||||
§ 6. |
Методы вибрационного уплотнения рыхлых песча |
165 |
||||||||||||
|
ных грунтов |
.......................................................................... |
|
|
|
|
|
просадочных грунтах |
|
|
||||
Литература........................................................................................ |
|
|
|
|
|
|
166 |
|
|
|
||||
|
|
|
Глава одиннадцатая |
|
|
§ 1. |
Общие сведения ................................................................... |
|
|
|
233 |
|||
|
|
|
|
|
§ 2. |
Закономерности явления просадки........................ |
. |
— |
||||||
Проектирование и расчет свайных фундаментов |
|
§ 3. |
Характеристики деформаций просадочных грунтов . . |
. 236 |
||||||||||
167 |
§ 4. |
Расчет осадок и просадок оснований, состоящих из |
||||||||||||
§ 1. |
Общие сведения .................................................................... |
|
|
|
|
§ 5. |
просадочных грунтов .......................................................... |
|
|
|
237 |
|||
§ 2. Конструкции свай, их характеристика и область при |
— |
Типы грунтовых условий ............................................ |
|
|
|
238 |
||||||||
|
менения |
.................................................................................... |
|
|
|
|
|
§ 6. Общие положения для проектирования оснований |
и |
|||||
|
A. Забивные сваи ................................................................ |
|
|
|
|
— |
§ 7. |
фундаментов на просадочных гр ун тах .................... |
|
239 |
||||
|
Б. Набивные с в а и ................................................................ |
|
|
|
|
172 |
Мероприятия, применяемые при строительстве иа про |
|||||||
§ 3. |
B. Сван смешанного т и п а ................................................... |
|
|
|
176 |
|
садочных грунтах ................................................................. |
|
|
|
240 |
|||
Определение несущей способностиодиночной сваи . . |
177 |
|
Глава шестнадцатая |
|
|
|||||||||
§ 4. |
Конструирование и расчет свайных оснований и фунда |
180 |
|
|
|
|||||||||
|
ментов ........................................................................................ |
|
|
|
|
|
|
|
Особенности проектирования фундаментов на |
|
||||
§ 5. |
Сведения для проектировщиков по производству свай |
182 |
|
|
||||||||||
|
ных работ................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
вечномерзлых грунтах |
|
|
||||
Литература |
..................................................................................... |
|
|
|
|
|
185 |
§ 1. |
|
|
||||
|
|
|
Глава двенадцатая |
|
|
Распространение вечномерзлых грунтов и их наимено |
||||||||
|
|
|
|
|
§ 2. |
вания ........................................................................................ |
|
|
|
243 |
||||
|
|
Проектирование |
котлованов |
|
|
Физические свойства и характеристики мерзлых грун |
||||||||
|
|
|
|
|
тов .............................................................................................. |
|
|
|
— |
|||||
§ 1, Общие сведения....................................................................... |
|
итраншей |
|
187 |
§ 3. |
Прочность и ползучесть мерзлых грунтов...................... |
|
246 |
||||||
§ 2. |
Крепление стен котлованов |
|
1 8 8 |
§ 4. |
Методы использования вечномерзлых грунтов в каче |
|||||||||
§ 3. |
Замораживание грунтов...................................................... |
|
|
|
190 |
§ 5. |
стве оснований....................................................................... |
|
|
|
248 |
|||
§ 4. |
Справочные данные по производствуземляных работ |
194 |
Проектирование фундаментов на основаниях, исполь |
|||||||||||
§ 5. |
Осушение котлованов.......................................................... |
|
|
|
199 |
|
зуемых по методу I I .............................................................. |
на |
основаниях, |
|
— |
|||
|
А. Открытый водоотлив...................................................... |
|
понижение уровня |
— |
§ 6. Проектирование фундаментов |
исполь |
||||||||
|
Б. Водопонижение (искусственное |
— |
§ 7. |
зуемых по методу Ш .......................................................... |
на |
основаниях, |
|
255 |
||||||
|
грунтовых вод; глубинный,грунтовый водоотлив). |
. . |
Проектирование фундаментов |
исполь |
||||||||||
Литература |
.................................................................................... |
|
|
|
|
|
209 |
|
зуемых по методу IV .......................................................... |
|
|
|
260 |
|
|
|
|
Глава тринадцатая |
|
|
Литература ..................................................................................... |
|
|
|
261 |
||||
|
|
|
|
|
|
Глава семнадцатая |
|
|
||||||
|
|
Кессоны и опускные колодцы |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
Усиление оснований и фундаментов существующих |
||||||||||
|
|
|
|
I. Кессоны |
|
|
|
|||||||
§ I. Назначение, область |
применения ивиды кессонов |
. . , |
211 |
§ 1. |
зданий и сооружений |
|
262 |
|||||||
$ 2. |
Элементы кессона и его оборудование.................... |
212 |
Общие сведения ....................................................................... |
|
|
|
||||||||
§ 3. |
Режим воздушного давления и потребность в воздухе |
214 |
§ 2. |
Укрепление, увеличение опорной площади и углуб |
||||||||||
§ 4. |
при опускании кессона ...................................................... |
|
|
|
§ 3. |
ление фундаментов.................................................................... |
|
|
|
263 |
||||
Расчет конструкции кессонов...................................... |
|
215 |
Применение химического и термического закрепления |
|||||||||||
§ 5. Сведения |
для |
проектировщиков об особенностях |
про |
216 |
§ 4. |
грунтов ........................................................................................ |
|
|
|
264 |
||||
|
изводства |
работ .................................................................... |
|
|
|
|
Замена фундаментов................................................................ |
|
|
|
265 |
|||
|
|
|
II. Опускные колодцы |
|
|
§ 5. |
Способы уменьшения вибраций фундаментов ................. |
|
267 |
|||||
$ 6. Назначение, |
|
|
§ 6. Особенности производства работ |
по усилению |
фунда |
|||||||||
область |
применения |
и видыопускных |
217 |
|
ментов ........................................................................................ |
|
|
|
— |
|||||
|
колодцев |
................................................................................. |
|
|
|
|
|
Литература ........................................................................................ |
|
|
|
268 |
||
Г Л А В А П Е Р В А Я
ПРОИСХОЖДЕНИЕ
и х а р а к т е р и с т и к а г р у н т о в
§ 1. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И СТРУКТУРА ГРУНТОВ
Грунтами называют любые горные породы, исполь зуемые при возведении сооружений: в качестве осно вания, среды (подземные сооружения) или материала (насыпи, плотины и т. п.). Горные породы образовыва лись в результате протекания разнообразных процессов. Выделяют три основные группы пород: магматические, осадочные и метаморфические.
Магматические породы (граниты, сиениты, диориты, порфиры и т. д.) возникли при застывании магмы, под нявшейся из внутренних областей земли; они представ ляют собой твердые тела, обладающие высокой проч ностью. Осадочные породы (обломочные — сцементиро ванные и несцементированные, глинистые, химические и биохимические) появились при разрушении ранее суще ствовавших горных пород, переносе и отложении продук тов разрушения. Метаморфические породы (гнейсы, мраморы, кварциты, сланцы и т. д.) образовались в ре зультате значительных изменений различных горных пород под действием давления, высокой температуры и химически активных газов магмы.
В сфере инженерной деятельности чаще приходится встречаться с наи&элее молодыми осадочными поро дами — четвертичного периода. Более древние породы (третичные, юрские и др.), обладающие, как правило, большей прочностью и малой сжимаемостью, называ ются коренными породами. Среди четвертичных образо ваний преобладают глинистые породы (глины, суглинки, супеси), а также пески, гравий и галечники. Глинистые породы (грунты) сложены из мельчайших частичек, в со став которых входят так называемые вторичные мине ралы, образовавшиеся при изменении первичных мине ралов в процессе выветривания, переноса водой (или ветром) и отложения в морях, озерах и реках. Продукты выветривания, остающиеся на месте, называются элю виальными отложениями, а перемещенные дождевыми и снеговыми водами с возвышенностей к их подножью — делювиальными. Отложения в речных долинах (галька, гравий, песок и глина) носят наименование аллювиальных
отложений. |
Продукты |
выветривания отлагаются также |
в процессе |
движения |
ледников (моренные ледниковые |
отложения).
Механика грунтов изучает преимущественно так называемые «рыхлые» породы, состоящие из отдельных
минеральных частиц, которые слабо связаны друг с дру гом или не связаны совсем; поры между частицами за полнены водой и газами (воздухом, водяным паром, га зами химического и биохимического происхождения). Таким образом, грунты рассматриваются как сложные
многофазные |
дисперсные |
|
системы, |
|
|
|||||
строительные |
свойства которых зави |
|
|
|||||||
сят от количественного соотношения и |
|
|
||||||||
свойств фаз (твердой, |
жидкой и газо |
|
|
|||||||
образной), |
а |
также |
от |
структуры |
и |
|
|
|||
текстуры. Под структурой грунта по |
|
|
||||||||
нимают форму, размер, |
состояние по |
|
|
|||||||
верхности |
минеральных |
частиц, |
их |
|
|
|||||
взаимное |
расположение |
и |
характер |
|
|
|||||
связей между |
частицами. |
Текстурой |
Рис. |
1.1. Ячеи |
||||||
называют |
совокупность |
признаков, |
||||||||
характеризующих |
сложение |
грунта |
стая |
структура |
||||||
в массиве (слоистая текстура |
и т. д.). |
между |
частицами |
|||||||
По наличию или |
отсутствию |
связей |
||||||||
различают связные (глинистые) и несвязные сыпучие (песчаные) грунты. Для песчаных и крупнообломочных грунтов характерна раздельно-зернистая структура. Мель чайшие глинистые частицы, имеющие форму игл или
Рис. 1.2. Ячеисто-хлопьевидная и каркасная струк туры
пластинок, образуют ячеистую структуру (рис. 1.1), ячеисто-хлопьевидную или каркасную (рис. 1.2).
Особой структурой обладают лёссы и лёссовидные грунты. В них имеется большое количество пор, размеры которых превышают размеры минеральных частиц (макропоры), а структурные связи между частицами, соз-
8 |
Глава первая. Происхождение и характеристика грунтов |
данные углекислыми солями кальция и магния, сравни тельно легко растворимы в воде.
Грунты состоят из минеральных частиц различного размера. Группы частиц определенных размеров назы ваются фракцией. В настоящее время в строительной классификации различают шесть основных фракций:
Наименование фракций |
Размеры |
||
Камни-валуны |
|
частиц |
в мм |
................................ |
> |
100 |
|
Галечниковая ................................ |
|
100—10’ |
|
Гравийная....................................... |
|
10— 2 |
|
Песчаная ....................................... |
|
2—0,1 |
|
Пылеватая....................................... |
.................... |
0,1—0,005 |
|
Глинистая................ |
< 0,005 |
||
Весовое содержание различных фракций, выражен ное в процентах, называется гранулометрическим соста вом грунта. Этот состав приводится либо в табличной
Диаметр 6 мм
Рис. 1.3. Кривая неоднородности
форме, либо в графической в виде кривой неоднородности
(рис. 1.3).
Крупнообломочные частицы (более 2 мм) обладают тем же минералогическим составом, как и скальные поро ды, из которых они образовались, могут иметь угловатую (камень, щебень, дресва) или окатанную форму (валун, галька, гравий). Песчаная фракция состоит в основном из зерен кварца, полевого шпата, слюды, реже кальцита (ракушечниковые пески). Окатанные зерна присущи мор ским, речным и эоловым пескам; угловатые — отложениям временных потоков (горные пески). Пылеватая фракция образована зернами сильно измельченного кварца, аморф ной кремневой кислоты или других первичных минера лов (полевой шпат, слюда и т. п.). Пылеватые частицы могут адсорбировать воду и легко подвержены^ вымыва нию. Глинистая фракция состоит из мельчайших (от 5 до 0,001 мк) частиц вторичных минералов чешуйчатой или игольчатой формы. Она является наиболее активной и ее содержание в грунте предопределяет основные свой ства грунта.
§ 2. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ
Строительные свойства грунтов зависят от грануло метрического состава, свойств фаз (твердой, жидкой, газообразной) и количественного соотношения между ними. Для описания фазового состава и физического состояния грунта используются характеристики, оп ределяемые простейшими испытаниями (табл. 1.1).
§3. СТРОИТЕЛЬНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ГРУНТОВ
Встроительной классификации выделяются четыре основные группы грунтов: скальные, крупнообломочные (несцементированные), песчаные, глинистые. К грунтам,
являющимся дисперсными системами, относятся только три последние группы (т. е. нескальные грунты). Скаль ные грунты — магматические, метаморфические и оса дочные горные породы с жесткой связью между зернами (спаянные или сцементированные), залегающие в виде сплошного слоя или несмещенных отдельностей, обра зующих подобие сухой кладки. В качестве примера скальных грунтов могут быть названы граниты, диориты, базальты, песчаники, известняки и т. п. Скальные грун ты, обладающие в водонасыщенном состоянии пределом прочности на сжатие менее 50 кг!смг (мергели, окремненные глины и т. п.), а также размягчаемые и раство римые (гипс, гипсовые песчаники), называются полускальными.
Нескальные грунты различают по содержанию частиц различной крупности.
Крупнообломочные — несцементированные грунты, содержащие более 50% по весу обломков кристалличе ских или осадочных пород с размерами более 2 мм.
Песчаные — сыпучие в сухом состоянии грунты, не обладающие свойством пластичности, содержащие менее 50% по весу частиц крупнее 2 мм.
Глинистые — связные грунты, которые в зависимости от степени насыщения водой приобретают свойства твер дого, пластичного тела или свойства вязкой жидкости. Глинистые грунты в начальной стадии формирования, образовавшиеся как структурный осадок в воде при наличии микробиологических процессов и обладающие в природном сложении влажностью, превышающей влажность на границе текучести, и коэффициентом по ристости е > 1,0 — для супесей и суглинков и е > 1,5 — для глин, — называются илами.
Классификация крупнообломочных и песчаных грун тов в строительном деле производится по гранулометри
ческому составу (табл. 1.2). |
|
|
зависимости |
|||
Классификация |
глинистых грунтов в |
|||||
от числа пластичности приводится ниже: |
|
|
||||
су п есь ....................... |
|
1 s; |
W„ |
7 |
|
|
суглинок.................... |
|
7 < |
W„ |
17 |
|
|
г л и н а ....................... |
|
|
W„ > |
17 |
|
|
Менее |
употребительна |
классификация |
глинистых |
|||
грунтов по гранулометрическому составу: |
|
|
||||
Наименование |
грунта |
Содержание частиц |
||||
|
|
|
размером менее |
|||
|
|
|
0,005 мм в % |
по |
весу |
|
Супесь............................. |
от |
3 до |
10 |
|
||
С углинок....................... |
от |
10 до |
30 |
|
||
Г л и н а ............................. |
более 30 |
|
||||
При |
степени |
неоднородности |
песчаного |
грунта |
||
й60 > 3 к |
наименованию песков гравелистых, |
крупных |
||||
10 |
|
|
|
|
|
|
$ <7. Строительная классификация грунтов |
9 |
Т а б л и ц а |
1.1 |
Характеристика фазового состава и физического состояния грунтов
Наименование, обозначение, размерность
Удельный вес Y4»
г/см9 (т/м3)
Что описывает характеристика и от |
Формула для вычисления |
Пределы изменения |
||
чего она зависит |
|
|||
Характеризует минеральный |
состав и вы |
|
2,5—2,8 г/см” |
|
ражается отношением |
веса |
минеральных |
|
|
частиц к их объему |
|
|
|
|
|
Фск |
|
|
|
Y“ _ |
*ск |
|
|
|
Объемный вес грунта у ,
г/см9 (т/м3) |
1 |
Мера плотности грунта при данной влаж |
1,5—2,2 г/см3 |
|||
ности; выражается |
отношением веса мине |
|
||
ральных частиц |
н |
воды к объему грунта |
|
|
.. |
_ |
Q |
+ Q |
|
WCK |
1 Ml |
|
||
V0 |
|
|
v |
|
Весовая влажность грунта
W, %
Объемный вес скелета груша уск- г/см* (т/м9)
Мера влажности грунта; выражается отно шением веса воды к весу минеральных ча стиц (в %)
<?в
W = Q- • 100
'‘ск
Мера плотности укладки минеральных частиц; измеряется отношением веса мине ральных частиц (скелета) ко всему объему грунта
V |
= |
v |
Т С К |
|
Пористость п, % |
Мера плотности; выражается отношением |
|
объема пор ко всему объему грунта |
|
100 |
|
V |
Изменяется в весьма
|
|
|
|
широких пределах |
у |
|
Vo |
IF |
1,0—1,9 г/см3 |
C K |
|
|||
Y |
|
|
||
|
|
100 |
|
|
» = |
( |
. - j 100 |
Изменяется в широких |
|
пределах |
||||
КоЗ()х|>ИЦИСНТ nopilCTOClи е безразмерная величина
Об ч.емш.1й нес взвешенного в иоде грунта YB3B. г/см*
(т/м3)
Мера плотности; выражается отношением объема пор к объему минеральных частиц (скелета)
е = А
%
Выражает давление от собственного веса скелета в водопроницаемом грунте, поры которого заполнены водой
То же
- $ ( ■ + 5 ) ^
МЛН
п
е |
100 - п |
|
|
V |
у |
— 1 |
От 0,5 до 1.5 ejcM3 |
|
____ |
* |
|
* В З В |
1 -|- с |
||
или |
|
|
|
V ,„ = |
<v4 - |
0 ( ‘ - |
Гоо) |
Степень влажности, или |
Мера влажности грунта; выражается от |
степень водонасыщення, G — |
ношением объема воды к объему пор |
безразмерная величина
г *"», От 0 д0 |
YB * ЮОс *
где YB — удельный вес воды
Предел текучести глини |
Мера консистенции (степени подвижности) |
||
стою I руита |
% |
rpvirra; выражается влажностью, |
характер |
|
|
ной для границы между пластичным и те |
|
|
|
кучим состоянием глинистого грунта |
|
Предел раскатывания (пла |
» Мера консистенции грунта; выражается |
||
стичности) глинистого грунта |
влажностью, характерной для |
границы |
|
«V % |
|
между пластичным и твердым состоянием |
|
|
|
глинистого грунта |
|
предеМлахЯСТСЯ 8 -Р ок и х
т» Же
Число пластичности W , % |
Зависит от (одержания глинистых частиц |
V U = V T ~ V P |
То Же |
||
в данном |
грунте: применяется для класси |
||||
|
фикации |
глинистых |
грунтов |
|
|
П р и м е ч а н и е . Весе>вая влажность (Ю . |
удельный вес (Y,{). объемный |
вес (Yo) и пределы к эисистеиции (\кг |
|||
определяются согласно ГОС'Г 5179—49 и 5184—49. |
|
|
т и У^р) |
||
|
|
|
|||
10 |
Глава первая. Происхождение и характеристика грунтов |
и средней крупности добавляют наименование «неод нородный песок». Неоднородность песчаного грунта измеряется отношением
два
к60 — 10
где deo — диаметр частиц, меньше которого в данном грунте содержится (по весу) 60% частиц; d10 — диаметр частиц, меньше которого в данном грунте содержится (по весу) 10% частиц.
Т а б л и ц а 1.2
Классификация крупнообломочных и песчаных грунтов
|
Распределение частиц грунта |
по круп |
||||||||
|
|
|
ности от веса сухого грунта |
|
||||||
Крупнообло |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мочные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Щебенистый (при Вес частиц крупнее |
10 мм . . . более |
50% |
||||||||
преобладании |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
окатанных ча |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
стиц — галечни- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ковый) |
|
|
То же |
4 |
> |
. • • |
> |
50% |
||
Дресвяный (при |
|
|||||||||
преобладании |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
окатанных ча |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
стиц — гравий |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ный) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Песчаные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Гравелистый |
|
|
|
2 |
» |
. . • |
* |
25% |
||
песок |
|
|
» |
|
0.5 |
|
|
. . |
» |
50% |
Крупный песок |
|
|
» |
|
||||||
Средней |
круп |
|
* |
|
0,25 |
, . . |
» |
50% |
||
ности песок |
|
> |
|
0,1 |
» |
, . . |
» |
75% |
||
Мелкий песок |
|
|
||||||||
Пылеватый песок |
|
2> |
0,1 |
» |
|
|
менее |
75% |
||
Л р и м е ч а н и (>. |
Для |
установления |
|
наименования |
||||||
грунта |
последовательно |
суммируются |
проценты |
содержания |
||||||
частиц |
исследуемого |
грунта |
сначала |
крупнее |
10 мм, |
затем |
||||
крупнее 2 мм, далее |
крупнее |
0,5 мм и т. д. |
|
Наименование |
||||||
грунта |
принимается |
по |
первому удовлетворяющему показа |
|||||||
телю в порядке расположения наименований в |
таблице. |
|
||||||||
В глинистых грунтах необходимо выделять просадочные и набухающие при замачивании грунты. К первым относятся грунты, имеющие степень влажности G s i 0,6 и значение
е0 &т — 0,1, 1 + 8о
где е0 — коэффициент пористости образца грунта при родного сложения и влажности;
ет — коэффициент пористости того же образца грунта соответствующей влажности на границе теку чести.
К набухающим относятся грунты, для которых зна чение
.—■_о ч
* + ео
Данные исследований песчаных и глинистых грун тов должны содержать также сведения о наличии расти тельных остатков (торфа, перегноя и т. п.), если в образ цах этих грунтов, высушенных при t = 100-J-1050 С, содержатся растительные остатки более 3% по весу от минеральной части для песчаных грунтов и менее 5% — для глинистых. В зависимости от содержания растительных остатков грунтам присваиваются допол нительные наименования;
при содержании растительных остатков менее 10% — грунты с примесью органических веществ;
при содержании растительных остатков в коли честве 10—60% — заторфованные грунты;
при содержании растительных остатков более 60% — торфы.
§ 4. характеристики состояния ГРУНТОВ
Состояние (консистенция) глинистых (непросадочных) грунтов определяется по коэффициенту консистен ции В
|
R |
w - w v |
|
|
WT— Wp’ |
где W — естественная влажность в %; |
||
Wp — влажность |
на |
границе раскатывания в %; |
WT — влажность |
на границе текучести в %. |
|
Пределом раскатывания называется такая влаж ность грунта, при которой грунт переходит из твердого в пластичное состояние (или наоборот), а пределом те кучести — влажность, при которой грунт переходит из пластичного состояния в текучее. Ниже приводятся значения коэффициента консистенции В для различных грунтов:
С у п е с и |
|
|
|
|
|
Твердые.............................. |
.................... |
|
В с |
0 |
|
Пластичные....................... |
|
|
В > |
|
|
Текучие ............................. |
.................... |
|
1 |
||
С у г л и н к и И Г Л И Н Ы |
|
|
|
||
Тверды е.......................... |
. . . . |
|
В < 0 |
|
|
Полутвердые................ |
............. |
0 sS В С |
0,25 |
||
Тугопластичные............. |
. . . . |
0,25 < |
В С 0,5 |
|
|
Мягкопластичные . . . . . . . . |
0,5 с |
В с |
0,75 |
||
Текучепластичные . . . . . . . . |
0,75 С |
В С |
1 |
|
|
Текучие .......................... |
. . . . |
|
В > |
1 |
|
Состояние глинистого грунта в условиях естествен |
|||||
ного залегания зависит |
также от |
структуры |
грунта. |
||
При определении характерных влажностей по известным в настоящее время лабораторным способам неизбежно нарушение природной структурной связности грунта, что может привести к значительному искажению дан ных. В таких случаях для внесения в результаты испыта ний коррективов необходимо провести дополнительные исследования с целью количественной оценки прочно сти и природных структурных связей [2]-
Песчаные грунты по плотности их сложения раз деляются на плотные, средней плотности и рыхлые в за висимости от величины коэффициентов пористости е, приведенных в табл. 1.3.
Т а б л и ц а 1.3
Значения коэффициентов пористости для песчаных грунтов в зависимости от их плотности
|
|
Плотность сложения |
||
|
Грунты |
плотные |
средней |
рыхлые |
|
|
плотности |
||
Пески гравелистые, крупные |
<0.55 |
0,55—0,70 |
>0.70 |
|
и средней крупности . , . |
||||
Пески мелкие......................... |
<0,60 |
0,60—0,75 |
>0.75 |
|
г |
пылеватые.................. |
<0.60 |
0,60—0,80 |
>0.80 |