Основание и фундамент подводной части водозаборного сооружения берегового типа (стр. 2 из 6)
По графику на рисунке 2.1 устанавливаются значения величин характерных диаметров частиц песка (диаметры зерен, мм, меньше которых в данном грунте содержится по массе соответственно 95, 60, 50, 17, 10 и 5%).
Установления вида наименования грунта
Таблица 2.1
| Гранулометрический состав (100%) | Содержание частиц | ||
| Фракции, мм | Содержание фракций по массе% | Размером d, мм | По массе, Пm,% |
| Более 2 | 2 | Менее 2 | 98 |
| 2-1 | 8 | Менее 1 | 90 |
| 1-0,5 | 11 | Менее 0,5 | 79 |
| 0,5-0,25 | 19 | Менее 0,25 | 60 |
| 0,25-0,1 | 41 | Менее 0,1 | 19 |
| 0,1-0,05 | 11 | Менее 0,05 | 8 |
| 0,05-0,01 | 8 | Менее 0,01 | 0 |
Масса частиц крупнее 0,1 мм составляет более 50% следовательно, исследуемый грунт - песок мелкий.
Рисунок 2.1.: Интегральная кривая зернового состава в полу логарифмическом масштабе.
d95=1,5; d60=0,25; d50=0,2 (средний);
d17=0,09; d10=0,055 (действующий, эффективный);
d5=0,035;
Показатель максимальной неоднородности Umax - мера неоднородности гранулометрического состава песка - определяется по формуле:
По Umax устанавливается вид песчаного грунта ([1] приложение 2):
4 < Umax< 20 => песок среднеоднородный.
Показатель неоднородности Us определяют по формуле:
Дополнительные характеристики - плотность высушенного грунта ρd, пористость n и коэффициент пористости е, а также степень влажности Sr - находят по формулам:
По значению величины Sr устанавливается разновидность песчаного грунта ([1] приложение 2): 0,5 < Sr < 0,8 - песок влажный.
Собственный вес песчаного грунта определяется по формуле: γ=ρg=1,89∙9,81=18,54 кH/м3
Ниже уровня грунтовых вод WL частицы взвешиваются в воде и собственный вес взвешенного в воде песчаного грунта γsb, определяется зависимостью:
γsb= (γs - γw) (1-n) =9,81 (ρs - ρw) (1-n) =9,81 (2,61-1) (1-0,36) =10,11 кН/м3
2.2 Водопроницаемость песчаного грунта
При отсутствии данных полевых и лабораторных исследований приближенное значение коэффициента фильтрации kф, может быть определено по формуле Ганзена:
kф = Са d210 (0, 7 + 0, 03 to) =700 ∙0.0552 (0,7+0,03∙10) =2,12 м/сут
где Са - эмпирический коэффициент чистоты и однородности песков (для чистых и однородных песков Са =1200...800, а для пылевато-глинистых и неоднородных Са =800…400), t - температура грунтовой воды 8...12°С.
2.3 Критерии, суффозионности песка
Гранулометрический состав и структура исследуемого грунта могут претерпеть изменения вследствие перемещения фильтрационным потоком в порах его отдельных частиц вплоть до их выноса (т.е. суффозионных процессов). Различают внутреннюю (мелкие частицы перемещаются только внутри грунта) и внешнюю (вынос частиц из грунта на его поверхность) механическую суффозию. Если отрыв, перемещение и вынос фильтрационным потоком частиц происходит в таком количестве, при котором нарушается прочность грунта, то суффозия называется опасной.
На контакте мелкозернистого и крупнозернистого песков под действием продольной фильтрации может происходить контактный размыв.
При оценке песчаного грунта как основания изучается возможность протекания в нем суффозионных процессов.
С этой целью определяется диаметр фильтрационных пор (ходов) dф, по формуле:
где βs - коэффициент локальности суффозии, зависящий от неравномерности распределения частиц в грунте и определяемый по формуле:
βs=1+0,05∙Us=1+0,05∙4,55=1,23,
Наибольший размер частиц, dcкоторые могут быть вынесены фильтрационным потоком из исследуемого грунта, определяется зависимостью:
Если dc окажется больше dmin = 0,01мм, то из него могут быть вынесены фильтрационным потоком частицы, крупность которых равна и меньше dc. В случае dc < dmin грунт следует считать несуффозионным.
dc > dmin - грунт - суффозионный.
2.4 Пылевато-глинистый грунт
Тип такого грунта устанавливают по числу пластичности Jp% ([1] приложение 3):
Jp=WL-Wp=24-14=10%
7< Jp <17 - исследуемый грунт - суглинок.
Если в гранулометрическом составе содержится более 50% пылеватых частиц (0,05…0,005 мм), выделяются низкопористый и пористый виды ([1] приложение 3).
По показателю текучести JL (консистенции) выделяют разновидности исследуемого грунта ([1] приложение 3):
JL= (W-Wp) / (WL-Wp) = (17-17) / (24-14) =0,3
0,25< JL <0,5 - исследуемый грунт - суглинок тугопластичный.
, γ=ρg=2,12 ∙9,81=20,8 кH/м3e=0,47<0,8 - грунт низкопористый.
2.5 Деформационные характеристики
Модуль общей деформации грунтов E0определяется по данным компрессионных испытаний грунтов:
е1 - коэффициент пористости при давлении Р1, кПа равном природному в уровне подошвы FL; ас - коэффициент сжимаемости
е2 - коэффициент пористости при давлении Р2, кПа равном контактному, β - коэффициент определяемый по формуле:
ν - коэффициент поперечного расширения (Пуассона) принимается равным для грунтов:
крупнообломочных - ν = 0,27;
песков и супесей - ν = 0,3;
суглинков - ν = 0,35;
глин - ν = 0,42;
При отсутствии данных испытаний значения величины Е0принимают по табл.1 и 2 приложения 1 СНиП 2.02.01.
Компрессионные зависимости е=f (P)
Таблица 2.2
| Давление Р, кПа | Коэффициент пористости е | |
| I пласт (песок мелкий) | II пласт (суглинок тугопластичный) | |
| 50 | 0,562 | 0,389 |
| 100 | 0,551 | 0,374 |
| 200 | 0,530 | 0,363 |
| 300 | 0,514 | 0,344 |
| 400 | 0,432 | 0,327 |
 |
Рисунок 2.2.: Компрессионные зависимости е=f (P)
еI1=0,562; еI2=0,541; еII1=0,389; еII2=0,369;
2.6 Прочностные характеристики
Показатели прочности - угол внутреннего трения φ и удельное сцепление с, кПа, определяют по данным испытаний грунтов в приборах плоскостного сдвига.
При отсутствии опытных данных нормативные значения величин φn и cn принимают по табл.1 и 2 приложения 1 СниП 2.02.01.
Песок мелкий:
φ=24о
с=2,8 кПа.
Суглинок тугопластичный:
φ=17о
с=32 кПа.
3. Нагрузки и воздействия
3.1 Схема давлений и нагрузок
В зависимости от продолжительности действия различают постоянные, временные (длительные и кратковременные), а также особые нагрузки.
 |
Рисунок 3.1.: Действующие давления и нагрузки.
К постоянным нагрузкам проектируемого сооружения относятся:
Собственный вес конструкций и оборудования: Fvg1 - фундаментной монолитной железобетонной плиты; Fvg2- передней стены (за вычетом объема проемов для входа воды); Fvg3- разделительной стены; Fvg4- задней стены; Fvg5и Fvg6- обеих боковых стен; Fvg7- межсекционных перегородок.
Равнодействующие давления грунтов (с учетом взвешивания в воде песков): Fha - активного (распор); Fha - пассивного (отпор);