мого нами песка t/|₀= 0.6 мм. Степень неоднородности условились измерять отношением диаметра частиц, процентное содержание которых (по весу) в песке менее 60%, к действующему диаметру (см. формулу 1(1)1-

Показатель /С_ю находится в тесной связи То

со сжимаемостью песчаных грунтов:    чем

больше будет величина К&, тем больше при

То

прочих равных условиях будет сжимаемость песчаных грунтов.

2.5. Степень влажности грунта G (доля заполнения объема пор водой) определяется по формуле

где W — природная весовая влажность грунта в долях единицы;

7,— удельный вес материала частиц грунта в т/м³;

7„—удельный вес воды, принимаемый равным 1 т/м³;

«о—коэффициент пористости образца грунта природного сложения и влажности.

Примечание. Коэффициентом пористости грунта с называется отношение объема пор грунта к объему минеральной части грунта.

2.6.    Песчаные грунты называются:

маловлажными, если степень влажности

влажными, если 0,5 < G< 0,8¹;

насыщенными водой, если G > 0.8.

К пп. 2.5 и 2.6. При сохранении природной структуры грунта в процессе производства работ по устройству фундаментов и в дальнейшей эксплуатации здания или сооружения свойства песчаных грунтов практически мало зависят от степени влажности. Однако для правильной организации работ по устройству фундаментов, для выбора глубины заложения фундаментов, а также в ряде других случаев доля заполнения пор песчаного грунта водой является весьма необходимой характеристикой.

2.7.    Песчаные грунты по плотности их сложения разделяются на плотные, средней плотности и рыхлые, в зависимости от величин коэффициентов пористости е, приведенных в табл.3(2).

К п. 2.7. Одним из основных требований к изысканиям, проводимым для целей устройства оснований сооружений, возводимых на песчаных грунтах, является требование определения плотности сложения этих грунтов.

Действующими до 1955 г. нормами и техническими условиями проектирования естественных основании промышленных и гражданских сооружений (ИиТУ 6—48) песчаные грунты различались по плотности сложения в зависимости от величины показателя степени плотности D.

В зависимости от величины D песчаные грунты назывались:

плотными — при 1 > D > 0,67; средней плотности — при 0,67 > D > 0,33; рыхлыми — при 0,33 > D > 0.

Показатель D вычисляется по формуле

D =    ₍    3

«М1КС ¹МИИ

где е₀> вщке и е_мнн—коэффициенты пористости одного и того же песка соответственно природного, предельно рыхлого и предельно плотного сложений.

Для получения значений величин е_м„_с и е_мим в грунтовых лабораториях обычно определяют объемный пес скелета песка 6 в г/см³ при наиболее рыхлой и наиболее плотной укладке его в сосуд и по полученным данным вычисляют коэффициенты пористости по формуле

где 7, — удельный вес частиц песка.

Не останавливаясь на технических недостатках этого метода, отметим, что показатель

D неточно определяет плотность сложения песчаных грунтов, причем эта неточность тем больше, чем меньше разность между

³ ими и

Допустим, что для какого-то мелкого однородного песка с удельным весом 2,66 г/см^г природная плотность характеризуется величинами в_в=0,58 и пористостью л₀--* 36,7%. Определенные для него предельные величины коэффициента пористости и пористости составят:

^С*»кс = 0.607 и Пщ₍ = 37,8%;

е_мия = 0,553 и л_мин = 35,6%.

Тогда вычисленная для этого песка по формуле (3) степень плотности будет равна 0,5 и, следовательно, по НиТУ 6—48 такой песок будет называться песком средней плотности. Между тем песок, способный изменить свою пористость только на 1 % при тех уплотняющих усилиях, которые применяют в лаборатории для получения предельно плотного сложения (уплотнение песка со штыкованием до постоянного объема), вряд ли следует считать песком средней плотности.

Такой песок, используемый в качестве естественного основания сооружения, практически всегда будет рассматриваться как песок плотный.

Из приведенного примера следует, что более правильно песчаные грунты классифицировать не по величине показателя D, а по значению коэффициента пористости го песка природного сложения.

Для проверки этого вывода в Институте оснований (С. И. Синелыциковым) было проведено определение «_м,_кс и е_ип для образцов песчаных грунтов, полученных с различных площадок строительных объектов СССР.

Все эти образцы относились к кварцевым пескам пяти номенклатурных видов песчаных грунтов.

По возрасту пески относились к четвертичному, третичному, меловому и юрскому периодам; по генезису — к аллювиальным, делювиальным. флювиогляциальным и морским пляжевым отложениям.

Для каждого исследуемого песка значение предельных плотностей определялось с повторностью не менее 5. За величины е_мия и е_м|кс принималось среднее арифметическое из этих определений. При этом наблюдаемые отклонения от средних значений не превышали 2%.

В практике инженерно-геологических исследований принято считать, что если в совокупности грунтов коэффициент вариантности (v) показателя, определяющего свойства грун

та. не превышает 20%, то в отношении этого показателя совокупность считается однородной, при о>20% — неоднородной.

После объединения в одну совокупность песков гравелистых, крупных и средней крупности было получено:

а)    для песков гравелистых, крупных и средней крупности:

«мии (ср) ⁼ 0,475 ± 0,075; v — 15,8%;

«макс (ср) = 0,771 ± 0,099; v = 13%;

б)    для песков мелких:

«мин <ср> = 0,548 ± 0,049; v = 3,9%;

«макс (ср) = 0,798 ± 0,052; v = 6,5%;

в)    для песков пылеватых:

«мии (ср) = 0,535 ± 0,068; v= 12,7%;

«макс (ср) * 0,966 ±0,175; v = 16%.

Отсюда следует, что каждая из трех групп песков в отношении показателей «*„„ и t_MIK однородна и что произведенные объединения вполне допустимы.

По сравнению с природными плотностями песчаных грунтов полученные величины «ии_И(_Ср) будут несколько занижены, а величины «макс (ср)— завышены, поскольку сама методика их определения была ориентирована на крайние возможные состояния укладок частиц песка, которые в природных условиях реально не существуют. Особенно это относится к г_{маке (ер}), так как в таком состоянии песок будет представлять собой неустойчивую систему.

Для того чтобы приблизить средние предельные плотности песков к реально существующим плотностям природных песчаных грунтов, можно без большой погрешности для каждой из групп увеличить «м_ИИ (ср) на величину его среднего квадратичного отклонения а, а емакс (ср) — уменьшить.

Эти данные были положены в основу табл. (3) НиТУ 127—55, позволяющей различать песчаные грунты по плотности их сложения в зависимости от величины коэффициента пористости.

Практическое применение этой таблицы показало ее объективность, а накопленные новые данные о плотностях сложения природных песчаных грунтов позволили несколько уточнить граничные значения е для рыхлых песков.

При пользовании табл. 3(2) отпадает необходимость в каждом отдельном случае производить определение предельных плотностей, что в значительной степени сокращает сроки производства всего анализа грунта в целом.

2.8. Глинистые грунты в зависимости от числа пластичности подразделяются на виды согласно табл. 4(3).

Глинистые грунты в начальной стадии своего формирования, образовавшиеся как структурный осадок в воде при наличии микробиологических процессов и обладающие в природном сложении влажностью, превышающей влажность на границе текучести, и коэффициентом пористости с>1 для супесей и суглинков и е> 1.5 для глин, называются илами.

К п. 2.8. В ОСТ 90004—38 глинистые грунты в зависимости от числа пластичности (W,,) разделялись на виды:

глины—при №„>17; суглинки — при 7< <№'„< 17; супеси — при 1 <W_n< 7.

В качестве контроля при установлении видовых наименований рекомендовалось также производить определение зернового состава. Это определение было сохранено как дань старой привычке к зерноваму составу. Но так как решительный шаг был сделан и притом в официальном документе, то это открыло возможность накопления в лабораториях, производящих массовые анализы для строительства, большого количества комплексных показателей характеристик грунтов и произвести всестороннее исследование связей между ними.

Исследования связей между физическими и механическими характеристиками грунтов показали объективность разделения глинистых грунтов на виды по числу пластичности. Это дало возможность в изданных в 1948 г. нормах и технических условиях на проектирование естественных оснований промышленных и гражданских сооружений (НиТУ 6—48) полностью отказаться от зернового состава как критерия разделения глинистых грунтов на виды.

Это нововведение обладало тем преимуществом, что весьма существенно упрощало анализ грунта, сокращало время его производства и удешевляло его стоимость.

В последующих изданиях норм (СНиП 1954 г., НиТУ 127-55, СНиП И-А. 10-62) кри

терий разделения глинистых грунтов на виды по числу пластичности не претерпел изменений.

2.9. В глинистых грунтах необходимо выделять просадочные и набухающие при замачивании грунты.

К просадочным относятся глинистые грунты, имеющие степень влажности (/<0,6 и значение

5(3)

1 + <0

где е₀— то же значение, что и в формуле (2); e_f— коэффициент пористости того же образца грунта соответствующей влажности на границе текучести.

К набухающим относятся глинистые грунты, для которых значение

< _ о,4.    6    (4)

‘ + «•

К п. 2.9. До последнего времени в литературе и действовавших нормативных документах глинистые грунты, обладающие при замачивании под нагрузкой свойством просадочио-сти, назывались различно. Пестрота в наименованиях одного и того же грунта приводила в ряде случаев к недоразумениям в оценке свойств этого грунта.

Давая наименование вида грунта, обладающего определенными свойствами, нормы устанавливают и номенклатурные критерии для выделения этого вида из класса глинистых грунтов.

Эти критерии выбраны таким образом, что никаких дополнительных исследований глинистого грунта для установления наименования «просадочный грунт» проводить не надо.

Следует подчеркнуть, что глинистые грунты относятся к просадочным только в том случае, если удовлетворяются оба критерия п. 2.9, т. е. (/•<0,6 и, одновременно,

Свойства просадочных грунтов достаточно хорошо изучены и поэтому можно сформулировать условия возникновения просадок в этих грунтах.

Очевидным является факт, что просадки от замачивания могут происходить лишь в грунтах, обладающих относительно малой влажностью. Исходя из этого, представляется целесообразным использовать при установлении номенклатурного вида глинистого просадочно-го грунта величину степени влажности G.

Просадочные грунты относятся к категории недоуплотненных грунтов, т. е. грунтов, пори-

стость которых в природных условиях больше, чем пористость образца того же грунта, уплотненного при давлении, равном природному при полном заполнении пор водой и предельной пептнзации. У глинистых (непросадочных) грунтов природная влажность равна влажности на границе текучести только в начальный период их образования, когда уплотняющая нагрузка невелика. Поэтому величина коэффициента пористости, соответствующего влажности на границе текучести, в сопоставлении с природным коэффициентом пористости может служить, как это было предложено проф. Н. Я. Денисовым, для оценки степени уплотненности грунта в природных условиях. Коэффициент пористости, соответствующий влажности на границе текучести, подсчитывается по формуле

Для установления численных значений номенклатурных признаков просадочного грунта были использованы литературные и архивные данные результатов лабораторных исследований глинистых грунтов. Статистической обработке подверглись результаты 2061 испытания грунта. В 476 случаях проводились испытания на просадочность по стандартной методике при давлении р=*3 кг/см*.

Монолиты грунтов для лабораторных исследований были взяты из 113 различных пунктов территории СССР, причем испытания на просадочность были проведены для образцов грунта, полученных из 38 пунктов.

Аналогичный подход был сделан и при установлении критерия набухающих грунтов. Правда, следует отметить, что при этом статистической обработке подвергались результаты несколько меньшего числа испытаний. Обработка дополнительных данных, полученных Институтом оснований (Е. А. Сорочан), уже после утверждения главы СНиП 11-Б.1-62 показала, что более правильной в формуле (4) является величина —0,3, а не —0,4.

Наличие в нормах критерия для выделения просадочных и набухающих грунтов из класса глинистых не освобождает изыскательские организации от проведения испытаний грунтов на просадочность и набухание для установления количественных значений этих величин.

2.10. Глинистые (непросадочные) грунты различаются по консистенции, измеряемой величиной В, определяемой по формуле 8(5), и именуются согласно табл. 5(4)

V_-JFp

К п. 2.10. Как видно из табл. 5(4), консистенция В, величина которой зависит от влажности данного грунта, характеризует состояние глинистых грунтов.

Наиболее наглядно разделение глинистых грунтов по консистенции и сущность этого критерия видны из графика рис. 3.

У супесей, имеющих небольшой интервал изменения влажности при переходе грунта из твердого в текучее состояние (U7„ мало), различают три состояния грунта в зависимости от

его влажности: твердое, пластичное и текучее. Эти состояния четко характеризуются величиной консистенции В.

Возьмем в качестве примера супесь с числом пластичности W„ =5 (рис. 3). При влажности этого грунта равной величина В определится отношением разности W_x—W_p (на графике —отрезок оа) к W_n (отрезок оЬ). Это отношение явно больше I.

Согласно табл. 5(4) данный грунт при влажности его, равной W_x, находится в текучем состоянии.

То же самое видно и из графика рис. 3.

Легко проследить, что при изменении влажности от W у до W_T величина В будет меняться от 0 до I.

В случае, если влажность грунта W₂ меньше W_р, величина В будет отрицательной, т. е. меньше 0. По табл. 5(4) такой грунт находится в твердом состоянии.

Для суглинков и глин, имеющих бблыиие значения числа пластичности, состояние этих грунтов в интервале изменения влажности от

до W_T (пластичное состояние) условно разбито еще на 4 фазы, для которых даются соответствующие определяющие величины консистенции В.

Поскольку влажности на границе раскатывания и на границе текучести, по самой сути их определения, соответствуют полному заполнению пор грунта водой (G»l), то и вычисление величины консистенции следует проводить только для грунтов, имеющих степень влажности по всяком случае не меньше 0,8. При (/<0,8 все глинистые грунты именуются твердыми.

Величина консистенции имеет большое значение для полноты характеристики глинистых грунтов. Она позволяет давать более точную оценку несущей способности этих грунтов, назначать способы производства работ по устройству фундаментов, значение консистенции учитывается при определении глубины заложения фундаментов из условий пучения грунтов при промерзании, а также при расчете свайных фундаментов.

2.11. Грунты всех видов называются:

мерзлыми, если они содержат в своем составе лед при отрицательной или нулевой температуре;

вечномерзлыми, если они в продолжение многих лет не подвергались сезонному оттаиванию.

Наименования видов мерзлых и вечномерзлых грунтов определяются после оттаивания их по номенклатуре, принятой для талых грунтов.

2.12. Свойства мерзлых и вечномерзлых грунтов определяются физико-механическими характеристиками, принятыми для обычных талых грунтов, и, кроме того, величиной относительного сжатия ft при переходе мерзлого грунта в талое состояние под нагрузкой.

Величина относительного сжатия при переходе мерзлого грунта в талое состояние определяется по формуле

где И_ц— высота в см образца грунта в природном мерзлом состоянии;

h_f — высота в см образца грунта после его перехода в талое состояние в условиях невозможности бокового расширения при заданном давлении р в кг/см⁷.

К пп. 2.11 и 2.12. При производстве инженерно-геологических изысканий в условиях вечной мерзлоты для глинистых грунтов в дополнение к обычным определениям физико-механических характеристик грунта необходимо проводить зерновой анализ.

Это требование объясняется тем, что способность глинистого грунта к пучению при промерзании и, следовательно, величина осадки его при оттаивании в значительной мере зависят от количественного содержания в нем частиц с размерами 0,05—0,005 мм.

В связи с этим главой СНиП II-A. 10-62 (п. 6.11) устанавливается дополнительное наименование («пылеватые») для глинистых вечномерзлых грунтов, в которых содержание частиц указанных выше размеров превышает содержание частиц других размеров вместе взятых.

Величина относительного сжатия при переходе мерзлого грунта в талое состояние является одной из важнейших характеристик при проектировании оснований из вечномерзлых грунтов. Давление, при котором проводится оттаивание образца вечномерзлого грунта в компрессионном приборе, назначается по указаниям норм проектирования оснований из вечномерзлых грунтов, исходя из величин природного давления и избыточного давления от фундаментов сооружения, в слое грунта, для которого определяется величина ft. Эта величина положена в основу расчетов осадок мерзлых грунтов при оттаивании.

2.13. Данные исследований песчаных и глинистых грунтов должны содержать также сведения о наличии растительных остатков (торфа, перегноя и т. п.), если в образцах этих грунтов, высушенных при температуре 100—

105°С, содержатся растительные остатки более 3% по весу от минеральной части для песчаных грунтов и более 5%—для глинистых грунтов.

В зависимости от содержания растительных остатков грунтам присваиваются дополнительные наименования:

при содержании растительных остатков меньше 10%—грунты с примесью органических веществ;

при содержании растительных остатков 10—60% — заторфованные грунты;

при содержании растительных остатков больше 60%—торфы².

К п. 2.13. При расчете оснований по деформациям очень важно классифицировать грунты основания в зависимости от содержания растительных остатков. Это необходимо для оценки дополнительной осадки фундаментов сооружений при строительстве зданий на грунтах с растительными остатками. Величина этой осадки может быть подсчитана по рекомендациям «Временных технических указаний по проектированию оснований, сложенных насыпными грунтами» (М., 1959).

2.14. Данные исследований всех видов грунтов оснований должны содержать сведения о геологическом возрасте, генезисе, местном наименовании грунта, а в необходимых случаях также и данные по петрографии, засоленности, зерновому составу глинистых грунтов и т. п. (см. примечание к п. 2.1 норм).

К п. 2.14. Немаловажное значение имеет сопровождение прямых данных физико-механических свойств грунта указаниями о геологическом возрасте, генезисе и местном наименовании грунта.

Накопленный опыт строительства в различных грунтовых условиях, наличие архивных обобщенных данных о свойствах грунтов различных геологических формаций позволяют критически оценивать прямые данные физико-механических свойств грунта. В ряде случаев знание перечисленных сведений позволяет предугадывать поведение грунта в основании сооружения, в значительной мере позволяет определить способы производства работ и т. п.

В такой же степени, для правильной оценки некоторых специфических видов грунтов, необходимы данные по петрографии, засоленности, зерновому составу глинистых грунтов н т. п.

Например, знание минералогического состава глинистого грунта позволяет судить о способности грунта набухать при увлажнении. При преобладании в глинистом грунте монтмориллонита весовое количество воды, удерживаемой набухшим монтмориллонитом, может достигать 1900%.

2.15. Возможность использования в качестве естественных оснований перечисленных ниже грунтов, а также определение их нормативных и расчетных характеристик и, в частности, назначение нормативного давления должны решаться для каждого отдельного случая в соответствии с результатами исследования грунтов строительной площадки:

а)    скальных сильно выветрившихся (рухляк) или водорастворимых (неводостойких);

б)    песчаных рыхлых;

в)    глинистых текучей консистенции или с коэффициентом пористости, превышающим для супесей е>0,7; суглинков е>1 и глин е> 1,1;

г)    илов;

д)    песчаных и глинистых заторфованных и торфов;

е)    насыпных и искусственно намытых грунтов.

К п. 2.15. При решении вопроса о возможности использования указанных грунтов в качестве естественного основания прежде всего на основе ннженерно-геологнческнх изысканий должны быть определены характеристики этих грунтов, необходимые для расчета основания по деформациям. Такими характеристиками являются: объемный вес, угол внутреннего трения, удельное сцепление и модуль деформации грунта.

Кроме этого, должен быть учтен ряд факторов, влияющих на свойства этих грунтов. Например, при наличии в основании нсводостой-кнх грунтов необходимо учитывать возможность обводнения их в процессе строительства или эксплуатации сооружения; при строительстве на глинистых грунтах в текучем состоянии необходим учет нестабилизированного состояния основания (явление консолидации); расчет основания, сложенного грунтами с растительными остатками, требует учета дополнительных осадок фундаментов сооружений, строящихся на этих грунтах; оценка качества основания из насыпных грунтов невозможна без учета возраста насыпи, характера отсыпки. состава насыпного грунта и т. д.

Подсчет величин нормативных давлений для грунтов, указанных в п. 2. 15, следует производить как и для других грунтов по формулам 12 и 13 главы СНиП П-Б.1-62, используя характеристики грунтов (с и ф),определенные

во всех случаях, как уже указывалось, на основе изысканий.

2.16. Однородность грунтов основания определяется по данным геологических изысканий. Выдержанность горизонтальности напластования определяется с точностью ±0.5 м.

К п. 2.16. Характер напластования грунтов слагающих основание здания или сооружения (толщина отдельных слоев грунта и глубина их залегания от поверхности земли), и сопоставление физико-механических характеристик каждого слоя грунта имеют большое значение в выборе оптимальной глубины заложения

фундаментов и определении расчетных осадок.

Из требований п. 2.16, повторяющих п. 56 НиТУ 127—55, не вытекает необходимости бурения большого числа скважин, хотя последнее в отдельных случаях может оказаться обязательным. Число скважин определяется степенью сложности инженерно-геологических условий и характером возводимых зданий.

Точность ±0,5 л* является минимально необходимой для того, чтобы установить по п. 5.28 уклон в 0.1, так как уже при расстоянии между скважинами в 5 м уклон 0,1 соответствует 0,5 м.

3.1. При проектировании фундаментов необходимо учитывать сезонные и многолетние колебания уровня грунтовых вод, а также возможность его понижения или повышения, связанные с проведением технических мероприятий (дренаж, водопроводная и канализационная сеть на площадке, подпор воды плотинами и т. п.).

Примечание. Многолетие колебания уровня грунтовых вод для первых строящихся зданий или сооружений на вновь осваиваемых площадках разрешается определять косвенным путем, руководствуясь при этом соответствующими нормативными документами на исследование грунтов оснований.

К п. 3.1. Сведения о наивысшем и наиниз-шем уровнях грунтовых вод, вызываемых местными климатическими условиями, должны содержаться в материалах исследований грунтов, передаваемых проектировщику.

Наивысший уровень грунтовых вод и время его стояния определяют во многих случаях отметки подошвы фундаментов, отметки полов подземных помещений, размеры устройств по гидроизоляции подземных помещении, конструкцию полов в них, поскольку при наивысшем уровне грунтовых вод все части сооружения, оказавшиеся ниже этого уровня воды, будут испытывать взвешивающее действие воды и боковое гидростатическое давление.

Наиннзший уровень грунтовых вод определяет отметку, выше которой не следует размещать деревянные элементы конструкций в грунте во избежание быстрого загнивания от переменного увлажнения и осушения (например, головы деревянных свай).

Деформации грунта от колебания уровня грунтовых вод, вызванных климатическими условиями, не имеют существенного значения для работы этих грунтов в качестве основания сооружения. Грунт, испытав в течение тысячелетий воздействие подъемов и опусканий

грунтовой воды, в данном месте, принял стабильное состояние. Проектировщик должен предвидеть эффект действия на грунт основания таких подъемов и опусканий грунтовых вод. которые грунт не испытывал до постройки сооружения и которые могут произойти в связи с проведением технических мероприятий, упомянутых в п. 3.1, после постройки и ввода в эксплуатацию проектируемого сооружения. Поэтому проектировщик обязан получить сведения в планирующих органах о перспективах развития района, в котором располагается проектируемое им сооружение, в отношении этих технических мероприятий.

Впервые испытываемые грунтом подъемы и опускания грунтовых вод могут привести к дополнительным осадкам и даже снижению несущей способности основания сооружения, помимо затопления подземных помещении, взлома полов в них или обнажения голов деревянных свай.

Действительно, при понижении уровня грунтовых вод частицы грунта, расположенные в слое между первоначальной и сниженной отметками уровня, перестают испытывать действие силы Архимеда, направленной противоположно силе тяжести, и поэтому вес этих частиц грунта полностью передается всем нижележащим частицам и вызывает их уплотнение и, следовательно, дополнительно осадку фундаментов от понижения уровня грунтовых вод.

Увеличение природного давления может быть подсчитано по схеме, показанной на рис. 4.

До понижения уровня грунтовых вод природное давление в плоскости ab составляло (рис. 4,а).

Раь = Т'Яь

где Y — объемный вес грунта во взвешенном состоянии.

После понижения уровня грунтовых вод на ДЯ давление в плоскости ab будет (рис. 4,6)

Pot. = Т* Н + т' я„

где 7 — объемный вес грунта при влажности после понижения уровня грунтовых вод.

Изменение природного давления, обусловленное понижением пьезометрического уровня, составляет

_ТДЯ+_Т'//_а-_Т'Я₁ = (_Т-7')Л" = 7.Л". где 7, — объемный вес воды.

Таким образом, понижение уровня грунтовой воды на АН увеличивает давление на нижележащие слои грунта на величину, равную весу столба воды высотой АН.

Подсчитаем величину осадки глинистого грунта, вызванную понижением уровня грунтовых вод на АН (рис. 5). При высоте капиллярного поднятия АК Z-l Н это понижение равносильно приложению равномерно распределенной нагрузки интенсивностью <7 — 7,ДЯ на глубине Н|. Величина сжимаемой толщи определяется из условия равенства дополнительного давления 0,2 частям природного давления подобно тому, как это принято при расчете осадок фундаментов (см. п. 5.16)

/», = 0,2 Рь

или

7. Д Я = 0.2 |_Т (Я, + ДЯ) + 7'*1.    10

где 7.— объемный вес воды;

7 —объемный вес водонасыщенного грунта;

7' —объемный вес взвешенного грунта.

Объемный вес водонасыщенных грунтов можно принять в среднем равным 2 г/см³, тогда объемный вес взвешенного грунта будет I г/сл³. Подставляя эти значения в уравнение 10. получим

Л Я = 0,4 Я,+ 0,4ДЯ-Ь0.2г.

отсюда

г = ЗДЯ-2Я,.

Тогда величина сжимаемой толщи будет равна

Я = 4 Д Я — 2 Н_хсм.    11

Формула 11 может использоваться для приблизительных подсчетов величины осадки, вызванной понижением уровня грунтовых вод.

Пример.

Подсчитать величину осадки супесчаного грунта с модулем деформации £—200 кг/см*, если первоначальный уровень грунтовой воды, находившийся на глубине Н!—I м, был понижен на S м.

Увеличение давления в результате понижения уровня грунтовой воды составит

q = _Тв Д Н « 0.001 -500 - 0.5 кг\см'.

Сжимаемая толша будет равна

// =з 4 Д Н— 2W, = 20 — 2 = 18 м.

Величина осадки грунта составит

0.5-1800

200

между его частицами. Набухающие глинистые грунты за счет увеличения влажности набухают, пористость их возрастает и соответственно уменьшается модуль деформации. Кроме того, при подъеме уровня грунтовых вод возникают объемные гидростатические силы, направленные снизу вверх, взрыхляющие грунт. Глинистые просадочные грунты при повышении уровня грунтовых вод дают просадки. Таким образом, повышение уровня грунтовых вод, как правило, ухудшает строительные свойства грунтов.

Искусственное понижение уровня грунтовых вод дренажем в песчаном грунте обычно не вызывает существенной осадки, так как даже рыхлый песок относительно несжимаем. Только в тех случаях, когда песок чрезвычайно рыхлый, так что его структура действительно может нарушиться, понижение уровня грунтовых вод может привести к значительным осадкам.

Следует указать, что колебания уровня грунтовых вод могут ь конце концов вызвать большие осадки. При обычных условиях производства работ за время строительства уровень грунтовых вод понижается только 1—2 раза и осадка незначительна. Когда откачка вызывает большую осадку в песке, то эта осадка обычно обусловливается другими причинами, а не увеличением эффективного веса дренированной части песка. Наиболее обычной причиной является небрежная откачка воды из зумпфов, вызывающая вынос частиц грунта из массива и образование в нем значительных пустот, обрушение сводов которых приводит к тому, что поверхность грунта проседает.

Если грунт содержит прослойки глины, ила, торфа или состоит из мощных пластов глины, то понижение уровня грунтовых вод может вызвать значительную осадку вследствие высокой сжимаемости этих грунтов.

Если под сжимаемым пластом лежит песчаный грунт, то понижение уровня грунтовых под в котловане распространяется на большое расстояние от выемки (песок имеет высокий коэффициент фильтрации). Поэтому осадки вышележащего грунта могут возникнуть довольно далеко от места строительства и вызвать серьезные повреждения существующих сооружений. Осадки фундаментов соседних сооружений могут произойти и в случае, если они окажутся в зоне действия глубинных трубчатых колодцев. Так, например, при строительстве московского метрополитена около здания гостиницы начали производить водоотлив с понижением уровня грунтовых вод на 27 м ниже подошвы

фундамента (с целью постройки шахты метро). Осадка здания стала быстро возрастать.

Опасность повреждения существующих сооружений вынуждает иногда отказаться от применения способа искусственного понижения уровня грунтовых вод. В этом случае с успехом может быть применен способ искусственного замораживания водоносного пласта.

Значительное понижение уровня грунтовых вод может произойти в результате устройства водоводной и канализационной сети, после асфальтирования улиц и устройства ливневой канализации. Изменение режима источника питания, например повышение уровня воды в реке, вызванное устройством плотины, или создание искусственного водохранилища приводят к повышению уровня грунтовых вод. Поэтому фундаменты построек, расположенных вдоль этих водных бассейнов, будут испытывать все неблагоприятные воздействия от повышения уровня грунтовых вод, описанные ранее. В целях защиты фундаментов от подтопления может быть применен береговой вертикальный дренаж, состоящий из скважин, расположенных на определенном расстоянии друг от друга.

3.2. Степень агрессивности грунтовых природных вод для материала фундаментов, а также возможность их загрязнения агрессивными производственными водами учитываются при расположении уровня грунтовых вод выше подошвы фундаментов.

Агрессивность воды, могущей омывать фун даменты, определяется на основе результатов химического анализа воды по указаниям соответствующих нормативных документов.

В случае агрессивности грунтовых или производственных вод должны быть предусмотрены мероприятия, обеспечивающие материал фундамента от разрушения.

К п. 3.2. Агрессивные грунтовые воды вызывают коррозию цементных растворов и бетона.

Степень сопротивления бетонов и цементных растворов коррозии зависит каж от свойств и условий действия агрессивных вод. так и от свойств самого бетона.

При наличии агрессивных грунтовых или производственных вод должны быть предусмотрены специальные мероприятия, предохраняющие фундаменты и подземные части сооружений от разрушения.

Меры защиты подземных конструкций о г агрессивных вод в основном сводятся к приданию материалу большей химической стойкости или к изоляции конструкций от грунтовых вод.

Химическая стойкость бетона тем больше, чем плотнее бетон; она повышается также при добавлении к портландцементу пуццолана, шлака и т. п.

Иногда при наличии источника агрессивных вод (река, сточные воды и т. д.) хорошим и экономически выгодным решением является устройство вокруг сооружения нейтрализационных барьеров. Барьеры выполняют в виде канав или котлованов, заполненных известковым щебнем или камнем. При взаимодействии кислоты с известняком происходит нейтрализация воды и ее агрессивные свойства снижаются.

Изоляцию подземных конструкций от непосредственного соприкосновения с водой осуществляют с помощью химически стойких оболочек.

Простейшей изоляцией, хорошо предохраняющей конструкции от действия агрессивных вод, может быть глиняный замок, устроенный из хорошо перемятой и утрамбованной глины.

Изоляцией могут служить покрытие изолируемой поверхности штукатуркой из плотного цементного раствора; обработка ее химически стойкими растворами (флюатами, кремнефтористой кислотой), покрытие битумными материалами.

При сильно агрессивных водах приходится вообще изолировать поверхность конструкции от соприкосновения с грунтовыми водами. В этом случае обычно применяют оклеенную изоляцию из битумных рулонных .материалов. Изоляция должна быть уложена как с боков, так и снизу по подошве сооружений.

Разрушающее действие на бетон производственных вод аналогично действию природных, а в некоторых случаях даже сильнее. В сточных водах концентрация солей и кислот может быть выше, чем в природных, газы, выделяющиеся из сточных или производственных вод. могут образовывать кислоты и соли, разрушающие сооружение.

Поэтому оценка степени агрессивности производственных и сточных вод должна производиться на основании химического анализа, рекомендуемого выше для природных вод.

Численные значения величин, определяющих агрессивность воды по отношению к различным материалам конструкций, а также мероприятия по их защите регламентируются следующими нормативными документами:

1)    инструкция по проектированию. «Признаки и нормы агрессивности воды-среды для железобетонных конструкций» (СН 249—63);

2)    «Защита строительных конструкций or

коррозии. Правила производства и приемки работ» (СНиП 1I1-B.6-62);

3)    «Указания по проектированию антикоррозийной защиты строительных конструкций промышленных зданий в производствах с агрессивными средами» (СН 262—63);

4)    «Защита строительных конструкций от коррозии. Материалы и изделия, стойкие против коррозии» (СНиП I-B.27-62).

3.3. Если грунты, окружающие фундамент, подвергаются воздействию текучих вод со скоростями, при которых возможно размывание грунтов, а также в случаях, когда в ос--новациях, состоящих из песчаных грунтов или супесей, грунтовые воды движутся со скоростями, способными вымывать частицы грунта, должны приниматься надлежащие меры для защиты основания (дренаж, шпунт и т. д.).

К п. 3.3. Движущаяся со значительной скоростью грунтовая вода может вызвать явление суффозии — вымывания мелких частиц грунта. По мере выноса мелких частиц увеличиваются размеры пор грунта, а вместе с этим увеличиваются скорости фильтрации воды, при которых возможно вымывание уже более крупных частиц.

Таким образом, начавшийся процесс выноса частиц с течением времени все более и более увеличивается.

Предотвращение опасности выноса частиц грунта из основания достигается удлинением путей фильтрации, в результате чего уменьшаются скорости и градиенты фильтрации. Для увеличения пути фильтрации устраиваются водонепроницаемые (шпунтовые) стенки и т. п.

Защитными мерами против размыва грунта являются также такие меры, как укрепление са-мого грунта посредством цементации или химическим способом, а также устройством дренажных каналов, которые уменьшают скорость фильтрации грунтовой воды, изменяют направление фильтрации, отводя воду от сооружения.

3.4. При проектировании фундаментов или подземных частей сооружений, закладываемых ниже уровня грунтовых вод, должны предусматриваться 'мероприятия, предупреждающие прорыв, взрыхление, размыв или другие повреждения восходящими токами воды слоев грунта, залегающих в основании.

К п. 3.4. При устройстве фундаментов, закладываемых ниже уровня грунтовых вод, приток последних в отрываемый котлован уменьшает устойчивость откосов и вызывает иногда обрушение креплений. Откачка воды

из котлована насосами сопровождается непрерывным лритоком грунтовых вод через дно котлована, которые значительно разрыхляют грунт и ухудшают качество естественного основания. Водоотлив с большими скоростями может привести к тому, что вместе с водой будет удаляться много грунтовых частиц, что может привести к подземной эрозии грунта, образованию в нем тоннелей, обрушение кровли которых приводит к осадкам поверхности грунта, окружающего котлован, к расплыванию откосов или к разрушению крепления котлована.

В качестве мероприятий по защите грунтов оснований от размыва можно рекомендовать крепление вертикальных откосов котлованов, которое осуществляется забивкой оплошных рядов из шпунтовых свай, что уменьшает приток воды и устраняет вымыв грунта из откосов.

Следует иметь в виду, что устройство водонепроницаемого шпунтового крепления откосов может привести к выпуску грунта в котлован, вызванному эрозийным действием воды, когда она поднимается ко дну котлована вдоль внутренней поверхности шпунтовых рядов. Этого можно избежать путем устройства проницаемого крепления стенок котлована вместо непроницаемого. Так как открытый водоотлив из котлована сопровождается непрерывным притоком грунтовых вод через дно (рис. 6), что вызывает повреждение слоев грунта, взрыхление их, то в таких

лив, то воду необходимо забирать из специально устроенных в дне котлована приямков (зумпфов) так, чтобы уровень воды в них всегда стоял ниже выработки дна котлована примерно на 0,2—0,5 м.

При малых напорах фильтрационной воды необходимо:

а) во время отрывки земли при любом

промежуточном положении дна котлована иметь глубину (/»«) водосборных колодцев на I м ниже дна котлована (рис. 7);

б) отрывку грунта в котловане в первую очередь производить в виде продольных боковых каналов, начиная от водосборных колодцев;

в) откачку воды производить в возможно

случаях осушение котлована надо производить путем искусственного понижения уровня грунтовых вод в течение всего периода постройки сооружения.

Если же применяется открытый водоот-

большем количестве точек по периметру котлована.

3.5. Проверка возможности прорыва напорными водами вышележащего слоя, если в основании проектируемого сооружения зале-

Проектирование, в том числе и расчет оснований зданий и сооружений с учетом физико-механических характеристик материала основания (грунта) во многом отличается от проектирования и расчета несущих строительных конструкций (металлических, железобетонных и др.).

Эти отличия обусловлены следующими обстоятельствами:

1)    основание является естественно-историческим образованием, почти всегда неоднородным по сложению и свойствам;

2)    сжимаемость песчаных и глинистых грунтов основания обычно превосходит сжимаемость строительных материалов в 100— 4000 раз;

3)    грунт представляет собой дисперсную среду, в порах которой заключены вода и газы, поэтому грунт реагирует на внешние силы как сложная трехфазная система. Это приводит к тому, что в расчетах оснований в большей степени, чем в расчетах строительных конструкций, приходится учитывать такие факторы, как протяженность деформаций во времени, переменность свойств грунта в процессе его уплотнения или при изменении природных условий и т. п.;

4)    основание может рассматриваться только как массив, в то время как конструкции из различных материалов могут расчленяться на элементы, работающие как стержни, пластинки, рамы, оболочки и т. д. Отсюда возникает глубокое различие в характере деформаций оснований и строительных конструкций.

Указанные обстоятельства отражаются на существе и форме построения норм проектирования оснований.

Первое отмеченное обстоятельство приводит к тому, что в нормах уделяется значительное место номенклатуре (строительной классификации) грунтов, хотя может казаться, что ей место в документах регулирующих де

ятельность ннженеров-геологов, производящих исследования грунтов и представляющих свои результаты строителям-проектировщикам. Неупорядоченность и неопределенность грунтовых наименований, наблюдавшиеся до последнего времени в материалах инженерно-геологических исследований грунтов, предназначенных для проектирования оснований, во многих случаях приводили к недоразумениям в трактовке изыскательских материалов и нередко вызванному этим неоправданному удорожанию оснований и фундаментов сооружений. Наличие официальных требований к номенклатуре грунтов в СНиП⁴ позволяет установить единообразие в понимании между сотрудничающими ииженерами-геологами и про-ектировщиками-строителями.

Второе обстоятельство объясняет большую роль в нормах учета деформаций основания.

Третье и четвертое обстоятельства отражаются в своеобразии расчетных схем, используемых в строительной механике грунта, почти не используемых при расчетах несущих конструкций.

В результате проектирования основания зданий или сооружений должны быть обоснованы: выбор системы основания (естественное или различные виды искусственных оснований) и, главное, размеры фундамента. Этот выбор должен обеспечить наиболее простыми и экономичными средствами надежную эксплуатацию проектируемого здания или сооружения. При этом правильное проектирование основания и фундаментов не может быть выполнено без рассмотрения особенностей не только грунтового основания, но и проектируемого здания или сооружения.

Методы проектирования оснований, бази-

ровавшиеся на расчетах по допускаемым давлениям (НиТУ 6—48) и по расчетным сопротивлениям (НиТУ 127—55), непосредственно не учитывали условий взаимодействия сооружения и его основания. Допускаемые давления на грунт (тоже и расчетные сопротивления основании), дававшиеся в старых нормах проектирования, приписывались определенным зилам н состояниям грунтов оснований, независимо от характера проектируемого сооружения. Однако выбираемые при проектировании оснований давления на грунты нельзя рассматривать как физические величины, присущие только грунтам; они обязательно должны быть поставлены также и в зависимость от характера и назначения проектируемого сооружения, от взаимодействия основания и сооружения, что практически не могло учитываться при старых методах расчета оснований.

Развитие в СССР в последние десятилетия новых типов строительных конструкций, многообразие и сложность промышленных, гражданских и других видов сооружений, значительное сокращение сроков их возведения поставили перед советскими строителями ряд новых задач, решить которые традиционными методами расчета оснований (по допускаемым давлениям на грунт) удается, лишь пренебрегая требованиями экономичности строительства.

В области расчета строительных конструкций за последнее десятилетие в СССР получил широкое распространение метод расчета по предельным состояниям. Естественным было стремление распространить этот метод на основания сооружений с целью отыскания наиболее экономичных решений задач в области фундаментостроения.

Распространение метода расчета строительных конструкций по предельным состояниям на расчеты оснований вызвано не формальным стремлением к унификации расчетов, а требованиями практики строительства.

Новый метод расчета открыл широкие перспективы к облегчению и усовершенствованию как конструкций сооружений, так и их фундаментов. Экономия в области оснований и фундаментов достигается в результате более полного, чем при старой методике расчета, использования несущей способности основания, вытекающего из дифференцированного учета способности надфундаментной конструкции деформироваться без ущерба для ее эксплуатационной пригодности.

В соответствии с этим важное отличие новых действующих норм проектирования естественных оснований от всех предшествующих аналогичных норм заключается в том, что в

них нашли дальнейшее развитие принципы расчета по предельным состояниям.

Основное требование расчета по предельным состояниям состоит в том, чтобы величины усилий или напряжений, деформаций, перемещений и раскрытия трещин от учитываемых в расчетах воздействий не превышали предельных значений, обеспечивающих сохранение эксплуатационной пригодности здания или сооружения.

В общем случае в расчетах учитываются три предельных состояния:

первое предельное состояние — по несущей способности;

второе предельное состояние — по деформациям и перемещениям;

третье предельное состояние — по трещи-ностойкости.

Целью расчета по первому предельному состоянию является обеспечение несущей способности (прочности, устойчивости формы и положения, выносливости) и ограничение развития чрезмерных пластических деформаций конструкций и оснований в возможных неблагоприятных условиях их работы в период строительства и эксплуатации зданий и сооружений.

Целью расчета по второму предельному состоянию является ограничение деформаций или перемещений (в том числе колебаний) конструкций и оснований в условиях нормальной эксплуатации зданий и сооружений.

Целью расчета конструкций по третьему предельному состоянию является недопущение появления трещин или ограничение величины их раскрытия с тем, чтобы эксплуатация зданий и сооружений не была затруднена или нарушена вследствие коррозии, местных повреждений, потери непроницаемости и т. п.

Таким образом, под предельным состоянием понимают такое состояние конструкции или основания, при котором они перестают удовлетворять предъявляемым к ним эксплуатационным требованиям (теряют способность сопротивляться внешним воздействиям или получают недопустимые деформации или местные повреждения).

По аналогии со строительными конструкциями при рассмотрении работы основания, изолированного от сооружения под нагрузкой, можно было бы установить для расчета оснований также три предельных состояния.

За исходную позицию может быть принята установленная Н. М. Герсевановым в 1930 г. общая закономерность смены качественно различных фаз деформации грунта в основании, сопутствующих возрастанию нагрузки на грунт:

1)    фаза уплотнения (о—а) грунта;

2)    фаза образования местных зон сдвигов (а—Ь) и

3)    фаза выпирания (Ь—с) (рис. 1).

Первая фаза характеризуется тем. что при увеличении нагрузки на фундамент в основании происходит только уплотнение грунта за счет уменьшения его пористости. При этом зависимость между осадкой фундамента и нагрузкой на него близка к прямолинейной.

Вторая фаза характеризуется весьма неравномерными осадками, значительно большими по величине, чем осадки первой фазы. Причиной их является не столько уплотнение грунта, сколько сдвиг его частиц по некоторым площадкам сдвига. Эти зоны местного нарушения прочности основания, формирующиеся в начале фазы под краями подошвы фундамента, при дальнейшем росте нагрузки получают все большее развитие и образуют к концу фазы криволинейные поверхности скольжения, выходящие за пределы подошвы фундамента. По мере развития деформаций второй фазы зависимость между осадкой фундамента и нагрузкой все больше отклоняется от прямолинейной.

Третья фаза деформации основания характеризуется тем, что при некотором увеличении нагрузки (достижении нагрузкой своего критического значения) зоны нарушения прочности основания образуют поверхность скольжения, схватывающую всю подошву фундамента (фундамент соскальзывает вниз, выпирая грунт в стороны), и несущая способность основания полностью исчерпывается. Третья фа за наступает внезапно и имеет явно катастрофический характер.

Очевидно, что третью фазу можно рассмат

ривать как первое предельное состояние основания (по несущей способности), наступление второй фазы — как третье предельное состояние (образование в грунте «местных повреждений и трещин», т. е. зон местного нарушения прочности основания) и, наконец, первую фазу — как второе предельное состояние (развитие деформаций).

Однако в подобном рассмотрении трех фаз деформаций основания существенным недостатком является игнорирование взаимодействия основания и покоящейся на нем конструкции.

В самом деле, хотя основание сооружения не принято считать частью конструкции, сооружение и его основание немыслимы друг без друга и, следовательно, должны рассматриваться в своем единстве. Особенность основания, как одной из сторон этого единства, заключается в том, что оно в отличие от надфун-даментных конструкций (непосредственно предназначенных для обеспечения необходимых эксплуатационных условий) лишь косвенно может влиять на условия эксплуатации сооружения через посредство возведенных на нем конструкций. Эта особенность основания требует внесения корректив в определение видов предельных состояний оснований

Каждое из трех предельных состояний конструкций при известных условиях может наступить даже при отсутствии каких-либо деформаций основания. Так, например, под воздействием чрезмерных нагрузок конструкция, возведенная на скальном (практически несжимаемом) основании, может разрушиться или получить недопустимые деформации.

Что же касается основания фундаментов, то его состояние можно характеризовать как предельное лишь в том случае, если оно влечет за собой переход надфундаментной конструкции в одно из перечисленных выше предельных состояний.

Очевидно, что когда само основание теряет несущую способность, неизбежно происходит нарушение эксплуатации сооружения. Поэтому в тех случаях, когда можно опасаться за потерю основанием устойчивости, следует проводить его расчет по несущей способности. Расчет же по деформациям основания проводится во всех случаях.

Таким образом, при учете взаимодействия конструкции сооружения и его основания целесообразно при расчетах основания различать не три, а только два предельных сосюяния: первое — по несущей способности основания и второе—по деформациям оснований, определяемым предельными деформациями надфундаментной конструкции.

1.1.    Настоящие нормы распространяются на проектирование естественных оснований зданий и сооружений.

Примечание. Настоящие нормы не распрост-раняются на проектирование оснований гидротехнических сооружений, мостов, труб, дорог, аэродромных покрытий, а также оснований зданий и сооружений, возводимых на площадках, подверженных оползням и карстам.

1.2.    Основания зданий и сооружений надлежит проектировать согласно указаниям планы СНиП Н-А. 10-62 «Строительные конструкции и основания. Основные положения проектирования» и настоящей главы с учетом данных инженерно-геологических, гидрогеологических и мерзлотных изысканий и исследований грунтов.

Примечание. Объем и методика изысканий и исследований грунтов устанавливаются соответствующими нормативными документами.

К пп. 1.1 и 1.2. Проектирование оснований зданий и сооружений возможно только на основе данных инженерно-геологических, гидрогеологических и мерзлотных изысканий и исследований грунтов. Эти изыскания и исследования являются специфической особенностью комплекса проектирования оснований в отличие от проектирования других видов строительных конструкций. При проектировании, например, каркаса промышленного здания проектировщик на основе расчетов выбирает не только тип и схему конструкции, но и материал, из которого конструкция будет сделана. При этом назначаются свойства этою материала: марка бетона, вид и сопротивление арматуры. Учитываются и способы изготовления элементов конструкций: заводские, полигонные и лр.

При проектировании основания того или иного здания или сооружения выбирать свойства материала основания, т. е. грунта, невоз

можно. Если нельзя сместить сооружение в плане, проектировщик может выбирать лишь тип фундамента: обычный или свайный, либо тот или иной метод улучшения свойств грунта.

Результаты изысканий и исследований грунтов будущей площадки строительства должны дать проектировщику необходимые данные для проектирования основания, а также для установления способов производства работ по устройству основания и последующей эксплуатации сооружения применительно к особенностям инженерно-геологических условий участка застройки.

В результате исследований грунтов проектировщик должен располагать данными для установления номенклатурных видов грунтов, слагающих основание будущего здания или сооружения, а также прочностными и деформационными характеристиками этих грунтов, необходимыми для расчета оснований. К числу этих данных относятся: удельный вес, объемный вес и весовая влажность для всех видов грунтов;

число пластичности для глинистых грунтов; гранулометрический состав для песчаных и крупнообломочных грунтов;

угол внутреннего трения и удельное сцепление для всех видов нескальных грунтов;

модуль деформации и коэффициент фильтрации для всех видов грунтов;

предел прочности при одноосном сжатии, коэффициент размягчения и растворимости для скальных грунтов;

относительная просадочность для проса-дочных грунтов;

относительное сжатие при оттаивании для вечномерзлых песчаных и глинистых грунтов.

Методы определения этих характеристик, как и объем исследований, устанавливаются соответствующими инструкциями на исследо-

ванне грунтов в основаниях промышленных и гражданских зданий и сооружений.

1.3. При проектировании оснований зданий и сооружений, предназначенных для строительства на вечномерзлых и просадочиых грунтах, для строительства в сейсмических районах и в районах горных выработок, а так

же оснований фундаментов под машины с динамическими нагрузками должны учитываться дополнительные требования к устройству оснований фундаментов зданий и сооружений в указанных условиях, руководствуясь при этом соответствующими действующими нормативными документами.

2.1. Грунты, используемые в качестве оснований зданий и сооружений, должны именоваться в описаниях результатов изысканий для проектирования оснований, а также в проектах оснований и фундаментов согласно номенклатуре, принятой в пп. 2.2—2.14 настоящих норм.

Примечание.    К наименованиям грунтов,

предусмотренных номенклатурой (пп. 2.2—2.13 настоящих норм), допускается вводить дополнительные подразделения. учитывающие местные геологические условия и особенности строительства. Эти дополнительные подразделения не    должны противоречить ос

новной номенклатуре грунтов (пп. 2.2—2.13) и могут лишь уточнять принятые в номенклатуре наименования видов грунтов (см. п. 2.14).

К п. 2.1. Большое значение для экономичного решения оснований и фундаментов зданий и сооружений имеет правильное наименование видов грунтов, слагающих основание. Пестрота в наименованиях видов грунтов и в терминологии, характеризующей их состояние, сложившаяся исторически в далеких от строительного дела областях науки, является одним из наиболее серьезных препятствий к взаимопониманию строителей, проектировщиков оснований и изыскателей — геологов и грунтоведов. В проектной практике имелись случаи, когда из-за различного толкования изыскателями и строителями одних и тех же наименований грунтов, данных в геологических описаниях, были применены дорогостоящие решения. Технико-экономическое значение того, что нормы обязывают изыскателей и проектировщиков пользоваться единой системой наименований видов грунтов и единой терминологией для описания их состояния, состоит не только в том, что устраняются недоразумения, связанные с неправильностью толкования проектировщиками изыскательских материалов. Возникает возможность обобщения строительного опыта различных ведомств и организаций, связанного с изучением тех или иных свойств грунтов, возможность более полного использования архивных материалов изыскательских организаций. В ряде случаев это может способствовать уменьшению объема изыскательских работ.

Имеющаяся в нормах система наименований грунтов ни в коей мере не может тормозить дальнейшего прогресса в способах характеристики грунтов. В ней отражены лишь важнейшие, проверенные массовым применением достижения строительного грунтоведения. Номенклатура отражает первостепенное значение для характеристики грунтов таких факторов, как пористость и различие в отношении взаимодействия воды с материалом глинистых и песчаных грунтов. Последнее обстоятельство послужило причиной ограничения характеристики песчаных и крупнообломочных грунтов зерновым составом и введения для характеристики глинистых грунтов числа пластичности и консистенции.

Примечание к п. 2.1 разрешает характеризовать грунты дополнительными наименованиями, однако обязательность применения изложенных в нормах наименований должна предохранить от субъективного толкования характеристик грунтов изыскателем и проектировщиком. Таким образом, изыскательские организации имеют возможность представить проектировщику результаты своей работы на основе любых новых достижений строительного грунтоведения.

2.2. Грунты подразделяются на: скальные — изверженные, метаморфические и осадочные породы с жесткой связью между зернами (спаянные и сцементированные), залегающие в виде сплошного массива или трещиноватого слоя, образующего подобие сухой кладки;

крупнообломочные — несцементированные грунты, содержащие более 50% по весу обломков кристаллических или осадочных пород с размерами частиц более 2 ,и.и;

песчаные — сыпучие в сухом состоянии грунты, не обладающие свойством пластичности (W_n< 1), содержащие менее 50% по весу частиц крупнее 2 мм-,

глинистые — связные грунты, для которых число пластичности    1.

Примечания: I. Числом пластичности грунта 1Г_П называется разность весовых влажностей, выраженных в процентах, соответствующих двум соетоянп-

ям грунта: на границе текучести 1Р_Г и на границе раскатывания U⁷p.

2. Крупнообломочмыс. песчаные и глинистые грунты объединяются общим наименованием — нескальные грунты.

2.3. Скальные грунты различаются по временному сопротивлению сжатию в насыщенном водой состоянии, по растворимости и по размягчаемости их в воде.

Размягчаемыми называются скальные грунты, у которых отношение временных сопротивлений одноосному сжатию в насыщенном водой и в воздушно-сухом состоянии меньше 0,75.

К пп. 2.2 и 2.3. Скальные грунты в природном залегании обладают малой сжимаемостью. По своим механическим свойствам они обычно

мало отличаются от таких строительных материалов, как бетон или кирпич.

К скальным грунтам относятся и такие грунты, как мергели, окремненные глины, песчаники с глинисто-кремниевым цементом. Эти грунты, имея временное сопротивление одноосному сжатию в насыщенном водой состоянии даже менее 50 кг/см², незначительно уплотняются пол нагрузкой. К неводостойким скальным грунтам, которые могут растворяться или размягчаться в воде, относятся, например, гипсы. гипсоносные конгломераты, каменная соль.

Скальные грунты сравнительно редко служат основаниями гражданских и промышленных сооружений, так как в большинстве случаев залегают под слоями нескальных грунтов значительной толщины, на которых для этих сооружений практически почти всегда возможно устроить основание, обеспечивающее необходимые эксплуатационные качества здания и сооружения. Но для гидротехнических сооружений скальные грунты используются в качестве оснований часто, и поэтому в нормах по проектированию скальных оснований гидротехнических сооружений приведено более детальное деление скальных грунтов.

2.4. Крупнообломочные и песчаные грунты в зависимости от зернового состава подразделяются на виды согласно табл. 1(1).

При степени неоднородности песчаного грунта/С® >3 к наименованию песков граве-

10

листых, крупных и средней крупности добавляют наименование «неоднородный песок».

Примечание. Неоднородность песчаного грунта измеряется отношением

но

io    ^d»

Крупкообломочные

Грунт щебенистый (при преобладании окатанных частиц—галечниковый)

Грунт дресвяный (при преобладании охатанных частиц—гравийный)

Песчаные

Песок гравелистый

Песок крупный

Песок средней крупности

Песок мелкий

Песок пылеватый

Примечание. Для установления наименования грунта по табл. I 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 показателю в порядке расположения наименований в таблице.

К п. 2.4. До 1937 г. в строительном грунтоведении было принято считать:

песком — грунт, содержащий 3% частиц с размерами < 0,005 мм\

супесью — грунт, содержащий от 3 до 10% частиц с размерами <0,005 мм\

суглинком — грунт, содержащий от 10 до 30% частиц с размерами < 0.005 мм\

глиной — грунт, содержащий более 30% частиц с размерами <0,005 мм.

В основу такого разделения был положен зерновой состав, точнее весовое содержание в грунте частиц с размерами <0,005 мм.

Этот критерий в практическом отношении обладал рядом неудобств. Определение зернового состава глинистых грунтов довольно сложно, а в части определения размеров и весового содержания частиц с размерами, неравномерно развитыми по трем осям (пластинчатых и чешуйчатых), он недостаточно точен.

Наибольшая пестрота видовых наименований, до установления единой номенклатуры грунтов, относилась к пескам.

Так, например, песок мелкий (по номенклатуре норм) по различным другим классификациям мог именоваться среднезерниетым.

мелкозернистым, тонкозернистым и разнозернистым.

Нормы проектирования оснований предусматривают единую номенклатуру грунтов, обязательную к применению всеми организациями, занимающимися строительным проектированием. Этим, казалось бы, снимаются все недоразумения, возникавшие в результате отсутствия единой терминологии песчаных грунтов. Однако вопрос о возможности использования многочисленных фондовых материалов по-прежнему встречает затруднения. Это происходит из-за того, что для определения зернового состава песков различные классификации предусматривали применение сит с диаметрами отверстий, величины которых отличны от определяющих диаметров частиц песка, принятых в номенклатуре норм.

Для того чтобы облегчить возможность полного использования архивных материалов, необходим способ перехода к номенклатуре норм.

Наиболее просто это можно сделать графическим способом, построив интегральную кривую зернового состава песчаного грунта, и по ней найти размеры и процентное содержание частиц, необходимые для установления наименования песка по номенклатуре норм.

Допустим, что в материалах изысканий по интересующей нас площадке имеются следующие данные о зерновом составе песчаного грунта (табл. 2).

Таблица 2

Наименование песка было присвоено по классификации ГОСТ 8736-58 «Песок для строительных работ». Для определения зернового состава применен комплект сит по ГОСТ 3584-53.

Чтобы установить наименование песка в соответствии с требованиями примечания к табл. 1(1), необходимо, последовательно суммируя процентное содержание в нем частиц крупнее 0,5, 0,25 и 0,1 мм, найти по табл. 1(1) видовое наименование песка.

Однако в нашем примере этого сделать нельзя, так как при определении зернового

состава не применялись сита с нужными нам диаметрами отверстий.

Для построения интегральной кривой зернового состава песка (рис. 2) будем откладывать по оси абсцисс диаметры частиц (в мм) в масштабе десятичных логарифмов этих величин (с целью сокращения размеров графика по горизонтали), а по оси ординат—процентное содержание этих частиц нарастающим итогом. Суммирование процентного содержания частиц производим, начиная с самой мелкой фракции.

d мп

Если теперь из точек абсцисс, отвечающих диаметрам 0,5; 0,25 и 0,1 мм, восстановим перпендикуляры до пересечения с кривой, то на ординате найдем суммарное содержание частиц диаметром менее 0,5; 0,25 и 0,1 м.

Далее, последовательно вычитая из 100 найденные процентные содержания этих частиц, устанавливаем по правилам табл. 1(1) видовое наименование песка. В данном случае это будет песок средней крупности.

Интегральная кривая зернового состава песчаного грунта позволяет также вычислить действующий (или эффективный) диаметр частиц и степень неоднородности песчаного грунта.

За действующий диаметр принимают диаметр частиц, меньше которого в песке содержится 10% частиц по весу. Эта величина, как показали опытные исследования фильтрации воды через пески, содержащие различные по размерам и весовому количеству частицы, является определяющей (действующей, эффективной) при приближенном определении коэффициента фильтрации песчаных грунтов по эмпирическим формулам. Для рассматривае-