ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ НИИОСП ОСНОВАНИЙ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ имени Н.М. ГЕРСЕВАНОВА ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УЧЕТУ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

В ГЛИНИСТЫХ ГРУНТАХ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ОСНОВАНИЙ

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОСНОВАНИЙ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ имени Н.М. ГЕРСЕВАН08А ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УЧЕТУ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

В ГЛИНИСТЫХ ГРУНТАХ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ОСНОВАНИЙ

МОСКВА 1988

e

f к Л, г -Ьь Ц и ■Ц J ( ( —!-- } f 1 ( 1 1 Т~ о Экспериментальные точки — Йнапитичеокпя придая — J— 4-L 1 1 1

DOS DJD 015 <S, МПа

Рис. 3.1. Компрессионная кривая для гумусированного глинистого ила (Калининград, ЦБй-2, скв. 37, глубина 8-3,2 и)

Таблица 3.1

Пример аппроксимации компрессионной кривой глинистого ила экспонентной типа бл - (?* ■{- 8 4Xp(Q<f)

е*								ПО
(экспе						/ i _ A s*		анали
римен тальные данные)		Ц(еп-£к)	I6		а^еб^	« & + dwev,* - ^ (?п~€/с)	^кГ^К	тически кривой ен 6wa)

0,00

0,025 2,746 1,082 0,0342 0,0342 0Д268 -4,3717 0,050 2,471 0,007 1,9069-0,0931

0,075 2,271 0,607 1,7832-0,2160

2&п =0.150    Ц(£п-$-0,2757

0,100 2,166 0,502 1,7007-0,2993

0,125 2,040 0,375 1,5752-0,4248

0,150 1,955 0,291 1,4639-0,5361

26^0.375    _    54^-^1.2602

(Й и0.02Б;МПа; £=0,150 МПа; 65=0,0875 Юа; 4=2,746;    fif=i;955; е/ 2,22$

р-0,2757 = 3 fa§ + 0,4343 х 0,15а 2)-I,2602 = ЗМ6 + 0.4343 х 0,375Q “ 0.984Й = -0,0978Ц «= -10,066

Аналитическая кривая приведена на рис.3.1.

20 мм и при отношения между диаметром я высотой, равным 3,5, Цря испытании сЕЯЬНосжзмаешх заторфованннх грунтов рекомендуется применять рычаги в форме дисков,

В качестве фильтрующих поверхностей рекомендуются керачичес-кие пористые диски, которые следует покрывать бумажными фильтрами* Образцы заливают грунтовой водой гош водной вытяжкой. Давление на образец грунта передают с помощью рычажного цресса ступенями до 0,15-0,20 МПа, В компрессионном опыте постепенно увеличивается наг* рузка, начиная от 0,001 МПа и до начала деформации* (начальные* показания мессуры). Это давление фиксируется как б<тр и в зависимости от его величины определяются ступени нагрузки.

Учитывая, что газонасыщенные образцы могут увеличиваться в объеме при подъеме их на поверхность, рекомендуется вычислять до формуле В.Г. Булычева Д/ величину набухашя:

(3,2)

где 4i - высота образца;

£ ₀ - коэффициент пористости;

S_x - степень влажности.

Деформацию набухания рекомендуется устранять путем обжатия образца под арретиром на величину А к и учитывать путем корректировки компрессионной кривой после ее построения (см.ниже).

За стабилизацию деформации рекомендуется принимать деформацию, не превышающую 0,01 мм за 12 часов.

Коэффициент пористости для каждой ступени нагрузки в компрессионном испытании рекомендуется вычислять по формуле

А

е^е₀сз.з)

где €о - начальный коэффициент пористости;

Сь - коэффициент пористости при (о п ;

Ап- деформация образца, мм; высота образца, мм.

На рис.3,2 показана компрессионная кривая дня глинистого ила из бухты Врангеля; г,6,в - экспериментальная кривая без учета разбухания образца. Для внесения поправки на разбухание по формуле 3,2 получена величина А равная 0,984 ?лм,ей соответствует от-

12

носительная деформация    равная 0,0492. Зная относительную

деформацию, по формуле (З.о) легко вычислять действительный коэффициент пористости    ,    который    имел    образен    в    природном    залега

ния.

Для рассмотренного примера приведенный коэффициент пористости 6*^1 - Г,465, Приведенная компрессионная кривая г, д, в. Кривая д, в от точки б (бстр ) соответствует аналитическому выражению (3.1), в котором

в_л = 1,151;    6    =    0,454; Я= -US4 Ша"¹.

3.12.    Коэффициент консолидации Длшпевато-глинистых гумусяро-ванных н заторфрванкых грунтов рекомендуется определять путем обработки кривой консолидация по методу Тейлора /V "квадратный корень зз времени”. Кривая консолидации строится по данным испытании грунта ненарушенной структуры в ко?шресс'лоннохд приборе под постоянным заданным давлением, по величине соответствующей проектному. Перед испытанием образцы грунта уплотняются нагрузкой, эквивалентной природной ("структурная прочность"), которая соответствует началу сяатяя образна в компрессионном приборе *л определяется в соответствии ГОСТ 23Э08 и п.ЗЛХ. Нагрузка на образец передается мгновенно, отсчеты по мессуре записываются через 5,15,30 с; 1,2,3,5,10,15,30, 60 минут, далее через каждый час до 3 часов и затем 2 раза э сутки.

3.13.    Тейлор рекомендует основываться ка обработке экспериментальной и теоретической кривых консолидация.

Экспериментальная кривая консолидации (pirc :3.3а) составляется в координатах - корень квадратный из времени в Минутах (ось абсцисс) л с:катие образца (ось ординат),

Теоретическая кривая консолидации представляется в коордггнатах соответственно - корень квадратный лз грешны {ко:*£фннлекта времени) и средний коэффициент консолцяацлн.

Теоретическая кривая хонсолццащт до степени консолидашш примерно 0,60 представляет собой прямую линию.

Абсцисса кривой (рис,33$) при консолидации 0,-90 (точка А на графике О разка 1,15 абсциссы прямей, являвшейся продолпенПем пря-чслпнвйного участка (течка Б на графике 3.36).

Зто обстоятельство позволяет определить на лабораторной кривой (рис.3.3а) точку* соответствующую степени консолидации 0,90, Для этой цели к экспериментальной кривой консолидации на ее начальном участке проводят касательную, пересекающую ось ординат (    £    =    G)

об.ччно несколько нлче экслеоголеяталькой    -    соответствует

15

в данном случае 5,326 у. а. в силу влияния газонасыщенкя норовой волн; (1$- назьшается приведенным нулем. Затем проводят вторую прянул, абсциссы которой составляют 1,15 абсцисс первой прямой.

Пересечение второй прямой с экспериментальной кривой дает время tso (или ftZ), соответствующее стелет консолидации 0,90.

Коэффициент консолидации для экспериментальной кривой определяется иэ уравнения

т„ -    ,    (3.4)

Т_?с- коэффициент зли .’.п:тор времени, соотэетствуэдпй степени консолидации 9СЙ.;

Су- коэффициент консолидации;

# - при двухсторонней фильтрации половина высоте образца в начале и з конце данного приращения нагрузки.

Из уравнения (3.4)

(3.5)

Поскольку характеристики грунта и толщина сжимаемого слоя входят в уравнение определения степени консолидации U ⁼/ (Т) только в комбинаций, представленной безразмерным фактором времени Т , значение U будет одним и тем же для любого пласта, который консолидируется в одинаковых условиях нагрузки и дренирования. Оно было определено Терцагл с помощью дифференциального уравнения консолидация для всех условий, имеющих практическое значение.

Полученные Тердагп результаты представлены в виде графика и таблиц на рис.3.4.

Для определения C_v по уравнению (3.5) Тдо' берут из таблицы на рис. 3.4 t$o определяют графически по экспериментальной кривой КОНСОЛИЛВППИ (см.рис.З.З)

Для определения' долл деформации грунта за счет ползучести определяют общее,первичное я вторичное сжатие.

За общее сжатие принимается разность меалу начальным сжатием (в данном случае d_Q = 5397 уел, ад.) и суточным сжатием ( 0^ =

= 3754 усл.ед.).

Разность между d$-d_Q (рис,3.3 ) называется первичным сжатием. Отношение первичного сжатия к общему сжатию называется

Lxwmus

Рио. 3.5. определение коэффициента консолидации пцлеввто-тш истого гумусированного ила (лао'. k Z16) методой квадратного

КОрПН И~ ВриЬЗПИ

уда 624.131,43

В Рекомендациях выделены генетические типы грунтов с органическими примесями предельно малой я малой степени дитифнкация. Указаны методические особенности при исследовании свойств гумусированных и захорфоэаншх грунтов, а также особенности проектирования и строительства на таких грунтах. Рекомендации могут быть использованы грунтовыми лабораториями и цроектно-лзыскательскшш отделами при исследовании гумусзфованных и заторфованвдс грунтов как оснований сооружений.

Рекомендации составлены в лаборатории методов исследования грунтов НШ оснований и подземных сооружений ш. Н. М. Герсеванова Госстроя СССР канд.техн.наук Г.В.Сорокиной на основе проведенных исследований гумусированных и заторфованннх грунтов а обобщения материалов исследований Латгшшопрома, Гицрокоммунстроя, Укрвжгяп-роводхоза. Латвийского территориального отдела Промстройпроекта и фувдаментпроекта. Издание 2-е, дополненное.

(J) Научно-исследовательский институт оснований и подземных сооружений имени Н.М.Герсеванова, 1988

Фома записи экспериментальных данных Таблица 3,2 для определения коэффициента консолидации ила методом квадратных корней из времени при нормальном давлении 0,025 МПа

Время от начала приложения ГС Общая деформация Деформащ за сттп< ад грунта ?нъ Сжатие Ь условн. ступени нагрузки,мин Мин грунта, мм ш см 888BF см 0 - 0,000 0,000 0{0000 0,0134 5000 0,166 0,4 0,134 0,134 4866 0,25 0,50 0,144 0,144 0,0144 4856 0,50 0,70 0,174 0Д74 0,0174 4826 0,75 0,87 0,194 0,194 0,0194 4806 I I 0,204 0,204 0,0204 4796 2 1,4 0,254 0,254 0,0254 4746 3 1,7 0,294 0,294 0,0294 4706 4 2 0,324 JU24 0,0324 4676 5 2,24 0,354 0,354 0,0354 4646 10 3,16 0,454 0,454 0,0454 4546 15 3,87 0,514 0,514 0,0514 4486 30 5,42 0,634 0,634 0,0634 4366 60 7,674 0,784 0,784 0,0784 42X6 120 10,95 0,864 0,864 0,0864 4136 180 13,42 0,894 0,894 0,0894 4106 240 15,49 0,914 0,914 0,0914 4086 300 17,32 0,934 0,934 0,0934 4066 Збо 18,91 0,938 0,938 0,0938 4062 420 20,49 0,944 0,944 0,0944 4056 1440 кается. 37,9 1,002 1,002 0,1002 3998

Фильтрационные характеристики заторфовакных грунтов малой степени лдтификации в одометре следует определять по методике, изложенной в Рекомендациях /3/,

Примечание: При определении сжимаемости и коэффициента фильтрации гумусированных и заторфованннх грунтов следует учитывать их анизотропна, для. чего необходимо исследовать образец в двух направлениях.

20

I. ОБЩИЕ 1ШШЕИ

1.1. Настоящие Рекоменлашга распространяются на учет орган;:-ческах веществ в глинистых грунтах малой степени ддтнфлкашш (мало-уплотненных - от текучей до пластичной консистенции) при проектировании оснований (таблица I.I).

1.2* Проектировать основания, на указанных грунтах рекомендуется на основе данных изысканий и исследований грунтов, выполненных в соответствии с требованиями 9 главы СПпП Я. 9-73 "Инженерные изыскания для строительства. Основные положения" и друг:гх нормативных документов по инженерным изысканиям п исследованиям грунтов, утвержденных Госстроем СССР с учетом настоящих рекомендаций.

1.3.    При опенке свойств грунтов с органическими веществами рекомендуется различать и определять раздельно оргак;гчес:ше (растительные) остатки, находящиеся в грунте в виде неразложкваихся механических включении, не утерявших своей структуры (заторфованность) и аморфные гумусированные органические вещестза (гумус).

1.4.    Исследовать глинистые гумусированные я заторгованные грунты малой степени литзфикации следует с учетом их особенностей и методов строительства на Них.

1.5.    Цри строительстве на водонасыщенных (    >0,85) глинис

тых гумусированных и заторфованннх грунтах, йслытъгааших большую непрерывную деформируемость при малых нагрузках, рекомендуется проводить следующие предпостроечнне мероприятия:

а)    цредпостроечное уплотнение территории, подлежащей застройке, путем Сгрузки временной зли достоянной насыпью или пригрузки массивами с устройством фильтрующего слоя, дренажных прорезей ллк скважин;

б)    временное или постоянное зоцопониженяе;

в)    водопошпение в песчаном слое, подстплашем тумус^грованг-ше и заторфованкые грунты.

1.6.    При проектировании огруэки больших площадей глинистых гумусированных з заторфованннх грунтов следует принимать условие вертикального сжатия грунта без возможности бокового расширения.

Конечную осадку и сроки консолидации в данном случае возможно рассчитывать по испытаниям на сжимаемость грунтов в одометре.

1.7.    При проектировании на основании, сложенном волонасшея-нши гумусированными глинистыми и заторфоваянши грунтами ( Sx > * 0,85), медленно удлотняшимися Скоэ^жгект коясолидвтш^С'ХС '§>£),

3

Схема классификации органических грунтов и грунтов, содержащих органические вещества в начальной стадии формирования (малой степени литификации)

Таблица 1.1

Группа грунтов по степени лити-фцкации Группа I Группа П Отложения предельно малой степени Отложения малой степени литифмкации литификашш (скрыто-текучая консмстен- (пластичная консистенция) тн)_______ _ . . Генетические типы Содержание овгат-тки Сте пень раз- ложе- Т Литологи ческий тип - Генетические типы Содержание овганики Сте пень раз ложе ния» % Литологи ческий тип гу^ус растит. остатки, г|мус, растит. остатки, I 2 3 5 6 7 8 9 _ _IQ . . I.Континенталь-ние а)    аллювиальные б)    озерное а) аллювиальное <10 <10 <10 Илы супесчаные, суглинистые и глинистые гумусированные Илы супесчаные, суглинистые и глинистые с растительными остатками I*Континентальные а) аллювиальные о)озерные а)аллювиальные <10 <10 <10 Супеси, суглинки и глины гумусированные Супеси, суглинки и глшщ с растительными остатками

Продолжение таблицы I.X

I ....2 3 ........4 5 б 7__. _ 8 9 1 ID .... б)озорные мельче, <35 Салропелм б)озерные <10 <10 — Ьупеси, чем у (органические Ьуглинки торфа пресноводные и глины илы) с расти в)болотные >10 >50 <50 <50 Tops Заторфоданный в)болотные >50 тельными остатками грунт 11 <50 Торф 2,Латунные <10 - Шы супесча <50 Заторго ванный ные, суглинистые и глинис грунт тые гумусиро 2, Лагунные <10 - Супеси, ванные суглинки и ГЛИНН З.Морские <;Ю <10 Илы супесча гумусиро ные, суглинис ванные тые и глинистые с растительными 3.Морские <10 <10 - Супеси, суглинки И ГЛИНЫ J остатками ! с растительными остаткам*

ел

следует учитывать возможность возникновения от нагрузки нестабилен-зированного состояния грунтов основания за счет образования избыточного давленая в норовой воде, анизотротцо прочностных, деформационных и фильтрационных характеристик, а также тиксотропию илов.

1*8. Устойчивость сооружения на силъносжимаемом основании может быть определена по приближенным формулам, основанным на решениях Прандтля 5Д4С, где учитывается только сцепление.

2, Н0Ш1ШТ7РА ШКТОВ

2.1.    Грунты о содержанием органических веществ следует подразделять на гумусированные с содержанием хумуса и заторфованные, содержащие кроме гумуса растительные остатки.

2.2.    Для заторфованннх грунтов следует учитывать степень затор-фованности грунта, если она больше 10$, и степень разложения.

Степенью заторфованности грунта Уот называется отношение веса растительных остатков в образце грунта, высушенных при температуре 100-105°, к весу сухого грунта.

В зависимости от степени заторфованности пылевато-глинистым грунтам присваиваются дополнительные наименования согласно табл. 2.1.

Таблица 2.1.

Наименование грунтов Степень заторфованности грунта I. Пылевато-глинистые грунты (супеси. суглинки, глины, илы) с примесью растительных остатков 0,05 К Уот ^ 0,10 2. Слабозаторфованные 0,10 К Усг ^ 0,25 3. Среднезаторфованные 0,25 К Уот ^ 0,40 4. Сильно заторфованные 0,40 < Уот $ 0,50

2.3. В зависимости от содержания гумуса пылевато-глинистым грунтам присваиваются дополнительные наименования согласно табл, 2.2.

*) Степенью разложения грунта *£)pd называется соотношение между количеством гумуса и ыеразлокшпегося органического волокна ($).

6

Таблица 2.2

Наименование грунтов Количество гумуса, % I. Глина (суглинок, супесь и т.д.), •слабо гумусированная 2-3 2. Глина (суглинок, супесь и т.д.). средне гумусированная 3-6 3. Глина (суглинок, сулесь и т.д.). сильно гумусированная >6

Пестованные глины з зависимости от числа пластичности следует подразделять на:

малопластичные 17 Jp ^ 25 25 < Ъ> « 4С

з. том жслшваеия глишют^; пгдусмрсзан:^

И ЗАTOMQBXSSEaL 1ТУНГ03

3.1.    При исследовании заторфованкых ■ и гумусированных грунтов следует учитывать возможное влияние растительных остатков (степень заторфованностл) и органических колхозов (содержание гумуса).

3.2.    Степень заторфовакностм грунта Уот определяют по отношению массы растительных остатков в образце грунта, высушенных прн температура ICG-IG5⁰, к массе сухого грунта.

3.3.    Соотношение неразлохквшегося органического зешеотвя (растительных остатков, волокна) и гумуса- степень разложения (*Dpa) -определяют по ГОСТ IC65G-72. Торф Метод определения степени разложения. Сущность метода заключается з отделении гумуса торса от волокна з водноЛ среде пентриаУ^Р°^{закнем с} аоатедузшзз* определение?/ степени разложения торфа с помощью графика.

Метоп позволяет иоелзлозатъ грунты со степенью разложений менее 75Я

3.4.    Растительные остатки зыделяют из грунта сухим иди мокрым способом и определяют *лх количество по ГОСТ 2374С-7Э. Грунты. Методы лабораторного определения содержания органических вешеств (М., Издательство стандартов, IC-70).

Количество гумуса в грунтах следует установи:зять ло солерза-

7

шго углерода разложившихся органических веществ в грунте, определенного оксядометрическш методом дли методом сухого скитания в соответствии с требованиями ГОСТ 23740*79.

3.5.    Нормативные значения характеристик заторшованннх и гумусированных грунтов, как правило, должны устанавливаться на основе непосредственных определений при изысканиях, выполняемых для природного состояния грунтов с учетом возможного изменения их свойств в процессе строительства а эксплуатации сооружения.

3.6.    Для исследования заторгованных и гумусированных грунтов рекомендуется применять полевые методы исследования, исключающие динамическое воздействие на грунт.

Характеристики деформируемости грунтов с органическими примесями в полевых условиях рекомендуется определять с помощью штампов и прессиометров по ГОСТ 20276-35 Грунты. Методы полевого определения характеристик деформируемости. М., Издательство стандартов, 1985. Характеристики прочности этих грунтов в полевых условиях рекомендуется определять методом вращательного среза по ГОСТ 2I7I9--80. Грунты. Методы полевых испытаний на срез в скважинах и в массиве М. _# йзд-во стандартов, 1980).

3.7.    Полевые методы исследования должны дополняться получением нормативных значений характеристик грунтов в лаборатории по отобранным образцам для установления изменения их свойств под нагрузкой с изменением коэффициента пористости.

3.8.    Отбор образцов с ненарушенной структурой рекомендуется проводить в соответствии с требованиями ГОСТ 12071-84 Грунты, Отбор, упаковка, хранение и транспортирование образцов (Ы., йзд-во стандартов, 1985). При отборе образцов пз скважин следует применять метод обуривания. Методы задавливания при отборе грунтов со слабши структурными связями приводят к уплотнению грунта.

3.9.    Дефордируемость заторфованяых л гумусированных грунтов,

под нагрузкой рекомендуется определять в одометрах в условиях отсутствия бокового расширения (компрессионный опыт) и результаты обрабатывать в вцде зкспоненцлальнол завис шести коэффициента пористости от напряжения 6/г    :

€-_л~6_к+Ьи(>(а^а),    <э.1>

где С_к} S_? Q - параметры компрессионной кривой;

- конечное значение коэффициента пористости, к которо-

8

му стремятся компрессионная кривая;

Ь - безразмерная величина;

О. - имеет размерность коэффициента уплотнения» Ша~*;

- эксяоненционная функция йбк -ЗЛО, Параметры компрессионной кривой определяются путем ее аппроксимации.

Для нахойщения параметров компрессионной кривой, логартащру-ют выражение 3Л

^ (бн    tye.

Для нахождения ёк берут две произвольные точки на компрессионной кривой e_lf    \    ,

Затем вибзшают третью точку так, чтобы (5_ъ-% {&/ ц для нее находят по кривой 63 .

Из трех прологарийшрованша уравнений:

^е<⁹*,*«+*'•

е_г ^е^аб*+е*-

&н?«) ,

4

е trt , равное

сфе^,;

г*/- л_е5

^ - ?се*-еэ ^tK е<+е_г-2е_а •

Для определения параметров ft и г разбивают всв совокупность точек компрессионной кривой на две группы. Сугалируют каждую группу и составляют два уравнения для первой и второй групп точек:

находят значение

Ъ ф (е_л - е<) = к t а (ое I <0*,

где Л - число членов в калигой груше.

Из двух уравнений находят неизвестные параметра а и 6 (см.лр^мвр ашроксимашш в табл.ЗЛ),

ЗЛ1. Определение сжимаемости грунта рекомендуется производить при осевом фильтрационном потоке в компрессионном Приборе (одометре) на образцах ненарушенного сложения в подводном состоянии без возможности набухания (под арретиром) по ГОСТ 23908-79. Груктн. Метод лабораторного определения сжимаемости (Ы., йзл-зо стандартов, I960, Испытывают образин цилиндрической .S-оргдн с :яин:адалькой высотой

9