Вы здесь: =>Реконструкция деревянного дома => Основания и фундаменты =>Основание - пучинистые грунты

Пучинистые грунты

ГОСТ 25100-2011
Автор

Глава 3 п.34
Пучинистый грунт: дисперсный грунт, который при переходе из талого состояния в мерзлое увеличивается в объеме вследствие образования льда.

Источник:

СП 22.13330.2011
Автор

Особенности проектирования оснований сооружений, возводимых на пучинистых грунтах

Глава 6.8
  1. Основания, сложенные пучинистыми грунтами, должны проектироваться с учетом способности таких грунтов при сезонном или многолетнем промерзании увеличиваться в объеме, что сопровождается подъемом поверхности грунта и развитием сил морозного пучения, действующих на фундаменты и другие конструкции сооружений. При последующем оттаивании пучинистого грунта происходит его осадка.
  2. К пучинистым грунтам относятся глинистые грунты, пески пылеватые и мелкие, а также крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем, имеющие к началу промерзания влажность выше определенного уровня (ГОСТ 25100). При проектировании фундаментов на основаниях, сложенных пучинистыми грунтами, следует учитывать возможность повышения влажности грунта за счет подъема уровня подземных вод, инфильтрации поверхностных вод и экранирования поверхности.
  1. Пучинистые грунты характеризуются:
    • - абсолютной деформацией морозного пучения hf, представляющей подъем ненагруженной поверхности промерзающего грунта;
    • - относительной деформацией (интенсивностью) морозного пучения εfh - отношением к толщине промерзающего слоя df;
    • - вертикальным давлением морозного пучения pfh,v действующим нормально к подошве фундамента;
    • - горизонтальным давлением морозного пучения pfh,h, действующим нормально к боковой поверхности фундамента;
    • -удельным значением касательной силы морозного пучения τfh, действующей вдоль боковой поверхности фундамента.
    Для сооружений III уровня ответственности допускается определять значения εfh в зависимости от параметра Rf (рисунок 6.9), вычисляемого по формуле

    Rf = 0,67ρd[0,012(w - 0,1) + w(w - wcr)2 / wsatwρ√M0] , (6.31)

    где w, wρ - влажность в пределах слоя промерзающего грунта соответственно природная и на границе раскатывания, доли единицы;
      wcr - критическая влажность, доли единицы, ниже значения которой в промерзающем пучинистом грунте прекращается перераспределение влаги, вызывающей морозное пучение; определяется по графикам (см. рисунок 6.10);
      wsat - полная влагоемкость грунта, доли единицы;
      ρd - плотность сухого грунта, т/м3
      M0 - безразмерный коэффициент, численно равный абсолютному значению средней многолетней температуры воздуха за зимний период, определяемый в соответствии с СНиП 23-01.
    Рисунок 6.9 - Взаимосвязь параметра R(f) и относительной деформации пучения

    Взаимосвязь параметр Rf и относительной деформации пучения

    1, 2 - супеси; 3 - суглинки; 4 - суглинки с 0,07 < Ip ≤ 0,13; 5 - суглинки с 0,13 < Ip ≤0,17; 6 - глины (в грунтах 2, 4 и 5 содержание пылеватых частиц размером 0,05-0,005 мм составляет более 50% по массе); а - практически непучинистый; б - слабопучинистый; в - среднепучинистый; г - сильнопучинистый; д - чрезмернопучинистый

    Рисунок 6.9 - Взаимосвязь параметра R(f) и относительной деформации пучения εfh


    Рисунок 6.10 - Зависимость критической влажности от числа пластичности и предела текучести грунта

    Взаимосвязь критической влажности и предела текучисти грунта


    Рисунок 6.10 - Зависимость критической влажности wcr от числа пластичности Ip и предела текучести грунта wL

  2. По степени пучинистости грунты подразделяют в зависимости от εfh на пять групп (ГОСТ 25100). Принадлежность глинистого грунта к одной из групп также может быть оценена по параметру Rf (см. рисунок 6.9).

  3. Расчет оснований, сложенных пучинистыми грунтами, должен выполняться в соответствии с рекомендациями раздела 5 и предусматривать проверку устойчивости фундаментов при действии сил морозного пучения.

  4. Расчет устойчивости фундаментов на воздействие касательных сил морозного пучения, действующих вдоль боковой поверхности фундаментов, должен выполняться при заложении подошвы фундаментов ниже расчетной глубины промерзания пучинистых грунтов.
    Устойчивость фундаментов проверяют по формуле

    Afh - F ≤ γcFrf / γn        (6.32)

    где
      τfh - значения расчетной удельной касательной силы пучения, кПа, принимаемая согласно указаниям 6.8.7.;
      Afh - площадь боковой поверхности фундамента в пределах расчетной глубины сезонного промерзания грунта, м;
      F - расчетная нагрузка на фундамент, кН, при коэффициенте надежности по нагрузке γf = 0,9;
      Frf - - расчетное значение силы, кН, удерживающей фундамент от выпучивания вследствие трения его боковой поверхности о талый грунт, лежащий ниже расчетной глубины промерзания;
      γc - коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0;
      γn - коэффициент надежности, принимаемый равным 1,1.

  5. Значение расчетной удельной касательной силы пучения τfh должно определяться опытным путем. При отсутствии опытных данных допускается принимать значения τfh по таблице 6.11 в зависимости от вида и характеристик грунта.
    Таблица 6.11 Значения удельных касательных сил морозного пучения
    Грунты Удельные касательные силы морозного пучения τfh, МПа, при глубине сезонного промерзания - оттаивания, м
    до 1,5 2,5 3 и более
    1 Глинистые при показателе текучести IL ≥0,5, пески мелкие и пылеватые при степени влажности Sr ≥ 0,95 0,11 0,09 0,05
    2 Глинистые при 0,25 < IL ≤0,5, пески мелкие и пылеватые при 0,8 < Sr ≤ 0,95, крупнообломочные с заполнителем (глинистым, мелкопесчаным и пылеватым) свыше 30% 0,11 0,09 0,05
    2 Глинистые при < IL < 0,25, пески мелкие и пылеватые при 0,6 < Sr ≤ 0,8, крупнообломочные с заполнителем (глинистым, мелкопесчаным и пылеватым) от 10% до 30% 0,07 0,055 0,04
    Примечания
    1. Для промежуточных глубин промерзания τfh принимается интерполяцией.
    2. Показатель дисперсности грунта D определяется по формуле (6.33).
    3. Значения τfh для грунтов, используемых при обратной засыпке котлованов, принимается по первой строке таблицы.
    4. В зависимости от вида поверхности фундамента приведенные значения τfh умножают на коэффициент: при гладкой бетонной необработанной - 1; при шероховатой бетонной с выступами и кавернами до 5 мм - 1,1-1,2, до 20 мм - 1,25-1,5; при деревянной антисептированной - 0,9; при металлической без специальной обработки - 0,8.
    5. Для сооружений III уровня ответственности значения τfh умножают на коэффициент 0,9.

  6. Пучинистые свойства крупнообломочных грунтов и песков, содержащих пылевато-глинистые фракции, а также супесей при < 0,02 определяются через показатель дисперсности D. Эти грунты относятся к непучинистым при D < 1, к пучинистым - при D > 1. Для слабопучинистых грунтов показатель D изменяется в пределах 1 < D < 5. Значение D определяется по формуле

    D = k / dср2e, (6.33)

      где k - - коэффициент, равный 1,85x10-4 см3
      e - коэффициент пористости;
      dср - средний диаметр частиц грунта, см, определяемый по формуле

    dср = (p1 / d1 + p2 / d2, + ...+ pi / di, (6.34)

      где p1, p2, ..., pi - содержание отдельных фракций грунта, доли единицы;
      d1, d2, ..., di - средний диаметр частиц отдельных фракций, см.

  7. Расчетное значение силы Frf, кН, для фундаментов, имеющих вертикальные грани, определяют по формуле

    Frf = Σj=1n=1 RfjAfj, (6.35)

      где Rfj - расчетное сопротивление талых грунтов сдвигу по боковой поверхности фундамента в j-м слое, кПа; допускается применять в соответствии с нормативными документами по проектированию свайных фундаментов;
      Afj - площадь вертикальной поверхности сдвига в j-м слое грунта ниже расчетной глубины промерзания, м2;
      n - число слоев грунта.
  8. При заложении фундаментов выше расчетной глубины промерзания пучинистых грунтов (малозаглубленные фундаменты) необходимо производить расчет по деформациям морозного пучения грунтов основания с учетом касательных и нормальных сил морозного пучения.

    Примечание - Малозаглубленные фундаменты допускается применять для сооружений III уровня ответственности и малоэтажных зданий (см. раздел 8) при нормативной глубине промерзания не более 1,7 м.

  9. Расчетные деформации морозного пучения грунтов основания, определяемые с учетом нагрузки от сооружения, не должны превышать предельных значений, которые допускается принимать по аналогии с набухающими грунтами (см. приложение Д).

  10. Если расчетные деформации морозного пучения основания малозаглубленных фундаментов больше предельных или устойчивость фундаментов на действие сил морозного пучения недостаточна, то кроме возможности изменения глубины заложения фундаментов следует рассмотреть необходимость применения мероприятий, уменьшающих силы и деформации морозного пучения, а также глубину промерзания (водозащитные, теплозащитные или физико-химические). Если при применении указанных мероприятий деформации морозного пучения не исключены, следует предусматривать конструктивные мероприятия, назначаемые исходя из расчета фундаментов и конструкций сооружения с учетом возможных деформаций морозного пучения. При проектировании оснований и фундаментов должны предусматриваться мероприятия, не допускающие увлажнения пучинистых грунтов основания, а также промораживания их в период строительства.

  11. При незапланированной остановке строительства и при консервации сооружений необходимо до наступления зимнего периода выполнить мероприятия по предотвращению деформаций и разрушений, обусловленных процессами сезонного промерзания-оттаивания пучинистых грунтов основания.

  12. Во избежание промерзания грунтов под подошвой фундаментов в подвальных и цокольных этажах недостроенных или построенных зданий без обеспечения теплового контура следует организовать временное отопление этих помещений в зимние месяцы или применение теплоизоляции.

  13. Не допускается укладка фундаментов на промороженный грунт основания без проведения специальных исследований замерзшего грунта. Для предотвращения деформаций и разрушения фундаментов необходимо проводить проверку устойчивости фундаментов на действие касательных и нормальных сил морозного пучения. При устройстве фундаментов в зимний период для предохранения грунтов от промерзания следует устраивать временные теплоизоляционные покрытия, параметры которых определяются в соответствии с теплотехническим расчетом.

Источник:

Влияние гранулометрического и минералогического составов грунта на пучение

Рекомендации по учету и предупреждению деформаций
и сил морозного пучения грунтов

Автор

Глава 3. п.:
  1. Наибольший размер минеральных частиц, при котором ощутимо воздействие силового поля скелета грунта на пленочный механизм миграции воды, а следовательно, и на интенсивность его пучения, составляет около 0,1 - 0,07 мм. Все крупнозернистые грунты, состоящие из фракций крупнее 0,1 - 0,07 мм, при наличии высоких фильтрационных свойств, как правило, не способны удерживать воду и подвергаться пучению за счет миграционного влагонакопления.

    В условиях беспрепятственного оттока воды из замерзающего массива крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средней крупности являются не морозоопасными. В условиях замкнутого объема, т.е. без свободного оттока воды из замерзающего массива, эти грунты не выходят за пределы слабопучинистых (εfh ≤ 3,5 см/м).

  2. Максимальная интенсивность пучения по гранулометрическому составу свойственна грунтам, дисперсность которых соответствует размеру минеральных частиц от 0,05 до 0,005 мм. Преобладание в составе грунта частиц указанного размера, номенклатурно представляющих фракции пыли, обеспечивает наиболее благоприятные условия криогенной миграции влага.
    Увеличение степени дисперсности частиц в пределах глинистых фракций (от 0,005 - 0,002 мм и менее) приводит к некоторому уменьшению удельного потока миграционной влаги в промерзающий грунт, что наиболее заметно проявляется с увеличением его плотности. В глинах наряду с ростом свободной энергии частиц возрастает и количество прочно связанной воды, не участвующей в процессах миграционного влагонакопления и пучения грунтов.
  3. С учетом осредненной степени дисперсности глинистых грунтов интенсивность пучения их номенклатурных видов при прочих равных гидротермических условиях возрастает в следующей очередности: глины (с монтмориллонитовой основой) < супеси < суглинки < пылеватые грунты (супеси, суглинки, глины с каолинитовой основой).

Источник:

Наверх