doc_act

СТО 36554501-020-2010 Деформационные и прочностные характеристики юрских глинистых грунтов Москвы

Реклама

  Скачать документ



Открытое акционерное общество
«Научно-исследовательский центр «Строительство»

ОАО «НИЦ «Строительство»

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ



Реклама

Деформационные
и прочностные характеристики
юрских глинистых грунтов Москвы

СТО 36554501-020-2010



Реклама

Москва

2010

Предисловие



Реклама

Сведения о стандарте:

1 РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН лабораторией электротехнических технологий (зав. лабораторией - канд. техн. наук Х.А. Джантимиров) НИИ-ОСП им. Н.М. Герсеванова - института ОАО «НИЦ «Строительство» вед. науч. сотр., канд. техн. наук О.И. Игнатовой

2 РЕКОМЕНДОВАН К ПРИНЯТИЮ секцией механики грунтов и исследования свойств грунтов НТС НИИОСП им. Н.М. Герсеванова

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ приказом генерального директора ОАО «НИЦ «Строительство» от 10 февраля 2010 г. № 27



Реклама

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. 2

1 Область применения. 3

2 Нормативные ссылки. 3

3 Общие положения. 3

4 Определение модуля деформации по физическим характеристикам.. 4

5 Определение модуля деформации по данным статического зондирования. 5

6 Коэффициенты перехода от компрессионного модуля деформации к штамповому. 6

7 Определение прочностных характеристик по физическим характеристикам.. 8

Список литературы.. 9

Приложение А. Условные обозначения. 9

Приложение Б. Методика статистической обработки опытных данных. 10

Введение

В связи с интенсивным развитием в последние годы строительства в Москве зданий повышенной этажности и высотных с глубокой подземной частью и подземных сооружений возникла необходимость в оценке строительных свойств грунтов, залегающих на больших глубинах. К этим грунтам относятся грунты юрского, мелового и каменноугольного периодов.

Оценка характеристик этих грунтов на основе статистического обобщения накопленных архивных данных инженерно-геологических изысканий является актуальной задачей.



Реклама

Для выполнения работы был проведен сбор архивных материалов лабораторных и полевых испытаний дочетвертичных грунтов Москвы из отчетов по инженерно-геологическим изысканиям 40 организаций, проводящих изыскательские работы на территории города, поступивших в институт по конкретным объектам проектирования.

В настоящем стандарте приводятся результаты исследований для юрских J3 глинистых грунтов.

Собраны результаты лабораторных испытаний грунтов на компрессию и одноплоскостной срез и результаты полевых испытаний штампом и прессиометром, а также данные статического зондирования зондом II типа по 187 площадкам изысканий.

Характеристики грунтов: модуль деформации Е, угол внутреннего трения ? и удельное сцепление с были подвергнуты статистической обработке с целью установления корреляционных связей этих параметров с физическими характеристиками, а для модуля деформации еще и с удельным сопротивлением грунта под конусом зонда q при статическом зондировании. Кроме того, были выполнены исследования для получения коэффициентов перехода от компрессионного модуля деформации к штамповому. Отдельные изыскательские организации для этой цели используют корректировочные коэффициенты, полученные для четвертичных грунтов, что неправомерно.

При исследованиях был использован аппарат корреляционно-регрессионного анализа.



Реклама

Касаясь истории вопроса, следует отметить, что статистические обобщения результатов изысканий и исследования корреляционных взаимосвязей между показателями свойств грунтов проводились и ранее. Так, в 60-е годы XX столетия подобная работа была выполнена в НИИОСП для четвертичных грунтов, результатом чего явились таблицы СНиП 2.02.01-83* и корректировочные коэффициенты к компрессионным модулям деформации для четвертичных грунтов (СП 50-101-2004).

Результаты исследований связи модуля деформации по данным штамповых испытаний с удельным сопротивлением грунта под конусом зонда для юрских глин Москвы приведены в работе [1], но они основывались на небольшом статистическом материале.

На основе проведенных исследований для юрских глинистых грунтов составлены таблицы нормативных и расчетных значений прочностных и деформационных характеристик и установлены коэффициенты перехода от компрессионных модулей деформации к штамповым. Для этих грунтов получено также уравнение для оценки модуля деформации по результатам статического зондирования. Результаты проведенных исследований опубликованы в работе [2].

Эти результаты рекомендуется использовать в практике инженерно-геологических изысканий, проектирования и устройства оснований и фундаментов, что позволит повысить достоверность деформационных и прочностных характеристик, используемых в расчетах оснований.



Реклама

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ

ДЕФОРМАЦИОННЫЕ И ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ЮРСКИХ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ МОСКВЫ

Deformation and strength characteristics
of Jurassic clay soils in Moscow

Дата введения 2010-02-25

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт распространяется на определение деформационных и прочностных характеристик юрских J3 глинистых грунтов Москвы. Эти грунты были представлены следующими отложениями: J3? - волжский ярус; J3ox - оксфордский ярус и J3cl - келловейский ярус. В табл. 1 приведены диапазоны изменения и средние значения основных физических характеристик грунтов указанных отложений.



Реклама

1.2 Стандарт предназначен для определения нормативных и расчетных значений деформационных и прочностных характеристик грунтов по таблицам и уравнениям в зависимости от их физических характеристик и данных статического зондирования.

1.3 Таблицы и уравнения для определения нормативных и расчетных значений деформационных и прочностных характеристик грунтов рекомендуется применять для предварительных расчетов оснований и фундаментов зданий и сооружений I уровня ответственности и окончательных расчетов оснований и фундаментов зданий и сооружений II и III уровней ответственности.

Таблица 1

Индекс

Характерные значения

?, т/м3

e

wL, %

Ip, %

IL

h, м

J3?

Min

1,72

0,48

20

5

-0,25

7

Max

2,14

1,14

55

27

0,90

50

Среднее

1,92

0,77

37

15

0,29

21

J3ox

Min

1,62

0,82

39

18

-0,26

7

Max

1,93

1,52

100

62

0,40

50

Среднее

1,75

1,20

80

42

0,04

26

J3cl

Min

1,74

0,60

33

13

-0,36

11

Max

2,04

1,22

88

49

0,35

47

Среднее

1,84

0,98

71

38

0,06

25

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие нормативные документы:

СП 50-101-2004 Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений

ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик

ГОСТ 12248-96 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости

ГОСТ 19912-2001 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием

ГОСТ 20276-99 Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости

ГОСТ 20522-96 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний

3 Общие положения

3.1 Настоящий стандарт предназначен для определения следующих характеристик юрских глинистых грунтов Москвы:

модуля деформации Е по данным полевых испытаний грунтов штампом и прессиометром в зависимости от физических характеристик;

модуля деформации Е по данным полевых испытаний грунтов штампом и прессиометром в зависимости от удельного сопротивления грунта под конусом зонда q при статическом зондировании;

коэффициента перехода от компрессионного модуля деформации к штамповому;

угла внутреннего трения ? и удельного сцепления с по данным испытаний на срез в зависимости от физических характеристик.

3.2 Испытания грунтов штампом выполнялись в скважинах площадью 600 см2. Испытания прессиометром выполнялись в скважинах с использованием радиальных прессиометров и прессиометров с секторной нагрузкой на стенку скважины. Испытания проводились в соответствии с ГОСТ 20276.

Статическое зондирование грунтов выполнялось зондом II типа в соответствии с ГОСТ 19912.

Компрессионные испытания грунтов выполнялись в соответствии с ГОСТ 12248 для грунтов природной влажности. Для исследований были использованы результаты испытаний с конечной вертикальной нагрузкой р ? 0,5 МПа. Значения компрессионных модулей деформации вычислялись в диапазоне нагрузок 0,2 - 0,5 МПа.

Значения ? и с определялись по данным консолидированно-дренированных испытаний на срез грунтов природной влажности в соответствии с ГОСТ 12248.

Физические характеристики грунтов определялись в соответствии с ГОСТ 5180.

3.3 Для составления таблиц нормативных и расчетных значений деформационных и прочностных характеристик грунтов при статистической обработке материалов использован аппарат корреляционно-регрессионного анализа, позволяющий установить корреляционные связи и уравнения регрессии между механическими характеристиками Е, ? и с с одной стороны и физическими характеристиками и данными статического зондирования q с другой. Теснота связи характеризуется коэффициентом корреляции R и средним квадратическим (стандартным) отклонением S (приложение Б).

При корреляционном анализе использованы следующие физические характеристики: число пластичности Iр как показатель вида или глинистости грунта; коэффициент пористости е как показатель плотности грунта в природном залегании и показатель текучести IL как показатель состояния грунта по консистенции.

3.4 Исследования корреляционных связей выполнены между нормативными значениями механических и физических характеристик и сопротивления зондированию q, определенными как среднее арифметическое значение частных значений для выделенных при изысканиях инженерно-геологических элементов (ИГЭ) (ГОСТ 20522).

Для определения нормативных и расчетных значений Е, ? и с по таблицам и уравнениям необходимо использовать нормативные значения физических характеристик и сопротивления зондированию q для ИГЭ.

4 Определение модуля деформации по физическим характеристикам

4.1 Нормативные значения полевого модуля деформации Е следует принимать по уравнению (1) или табл. 2, составленных на основе статистической обработки результатов испытаний грунтов штампом и прессиометром (рис. 1).

Е = 34,30 - 8,84е - 16,50IL (R = 0,75; S = 3,5 МПа).

(1)

Таблица 2

Показатель текучести IL

Нормативные значения модуля деформации Е, МПа, при коэффициенте пористости е, равном

0,6 - 0,7

0,8 - 0,9

1,0 - 1,1

1,2 - 1,3

1,4 - 1,5

-0,25 ? IL ? 0

30

28

26

24

22

0 < IL ? 0,25

26

24

22

20

18

0,25 < IL ? 0,5

22

20

18

16

14

0,5 < IL ? 0,75

18

16

-

-

-

СТО 36554501-020-2010 Деформационные и прочностные характеристики юрских глинистых грунтов Москвы

Рисунок 1 - Зависимость модуля деформации по данным штамповых (Еm) и
прессиометрических (En) испытаний (nИГЭ = 75; ni = 280) от коэффициента
пористости е и показателя текучести IL для юрских глинистых грунтов:
IL:1 - (-0,25); 2 - 0,0; 3 - 0,25; 4 - 0,5; 5 - 0,75

5 Определение модуля деформации по данным статического зондирования

5.1 Нормативные значения полевого модуля деформации Е следует принимать в зависимости от удельного сопротивления грунта под конусом зонда q по уравнению (2), полученному на основе статистической обработки результатов испытаний грунтов штампом, прессиометром и статическим зондированием (рис. 2).

Е = 8,5 + 5q (R = 0,79; S = 4,0 (МПа).

(2)

СТО 36554501-020-2010 Деформационные и прочностные характеристики юрских глинистых грунтов Москвы

Рисунок 2 - Зависимость модуля деформации Е по данным штамповых
и прессиометрических испытаний от удельного сопротивления грунта
под конусом зонда q для юрских глинистых грунтов:

экспериментальные точки: 1 - для J3ox; 2 - для J3?; 3 - зависимость Е = f(q)

6 Коэффициенты перехода от компрессионного модуля деформации к штамповому

6.1 Коэффициенты перехода mk от компрессионного модуля деформации к штамповому следует принимать или в зависимости от коэффициента пористости е и показателя текучести IL (табл. 3), или в зависимости от числа пластичности Iр и показателя текучести IL (табл. 4).

Табл. 3 и 4 составлены на основе статистической обработки результатов параллельных определений модуля деформации по испытаниям штампом Еш и на компрессию Еk, при этом Еш и Еk представляют собой нормативные значения для ИГЭ.

Экспериментальные значения коэффициента mk = Еш /Еk приведены на рис. 3 и 4.

Таблица 3

Показатель текучести IL

Значения коэффициента mk при коэффициенте пористости е, равном

0,6 - 0,8

0,9 - 1,1

1,2 - 1,5

-0,25

-

3,4

3,6

0

2,8

3,0

3,2

0,25

2,4

2,6

2,8

0,5

2,0

2,2

2,4

0,75

1,6

-

-

Таблица 4

Показатель текучести IL

Значения коэффициента mk при числе пластичности Ip равном

? 7

8 - 17

18 - 30

31 - 50

-0,25

-

3,1

3,3

3,6

0

-

2,8

3,0

3,3

0,25

2,3

2,5

2,7

3,0

0,5

2,0

2,2

2,4

2,7

0,75

1,7

1,8

-

-

СТО 36554501-020-2010 Деформационные и прочностные характеристики юрских глинистых грунтов Москвы

Рисунок 3 - Зависимость коэффициента mk от коэффициента пористости е
и показателя текучести IL для юрских глинистых грунтов
(n = 32; mk = 2,47 + 0,53е - 1,60IL; R = 0,79; S = 0,42):
IL:1 - (-0,25); 2 - 0,0; 3 - 0,25; 4 - 0,5; 5 - 0,75

СТО 36554501-020-2010 Деформационные и прочностные характеристики юрских глинистых грунтов Москвы

Рисунок 4 - Зависимость коэффициента mk от числа пластичности Iр
и показателя текучести IL для юрских глинистых грунтов
(n = 32; mk = 2,51 + 0,02Iр - 1,24IL; R = 0,83; S = 0,38):
IL:1 - (-0,25); 2 - 0,0; 3 - 0,25; 4 - 0,5; 5 - 0,75

При использовании коэффициентов mk по табл. 3 и 4 для корректировки компрессионных модулей деформации последние должны вычисляться в диапазоне вертикальных давлений 0,2 - 0,5 МПа, а значения коэффициента ?, учитывающего невозможность бокового расширения грунта в компрессионном приборе, составлять 0,4 - для глин, 0,62 - для суглинков и 0,72 - для супесей.

7 Определение прочностных характеристик по физическим характеристикам

7.1 Нормативные значения прочностных характеристик юрских глинистых грунтов - угла внутреннего трения ? и удельного сцепления с, полученных по результатам консолидированно-дренированных (КД) испытаний грунтов на срез, следует определять в зависимости от числа пластичности Iр и показателя текучести IL по уравнениям (3) и (4) или табл. 5 (рис. 5 и 6):

? = 24,4 - 0,14Iр - 5,35IL (nИГЭ = 81; R = 0,65; S = 2,3°)

(3)

c = 49,63 + 0,53Iр - 44,74IL (nИГЭ = 81; R = 0,82; S = 10 МПа).

(4)

Таблица 5

Показатель текучести IL

Обозначение характеристики

Нормативные значения ?° и с, кПа, при числе пластичности Iр, %, равном

? 1

8 - 17

18 - 30

31 - 40

41 - 50

-0,25 ? IL ? 0

?°

-

-

22

20

19

с, кПа

-

65

70

80

0 < IL ? 0,25

?°

23

20

18

17

с, кПа

50

55

60

70

0,25 < IL ? 0,5

?°

27

21

19

17

16

с, кПа

25

40

45

50

60

0,5 < IL ? 0,75

?°

22

19

-

-

-

с, кПа

15

20

-

-

-

7.2 Расчетные значения ? и с следует вычислять исходя из нормативных значений (табл. 5), уменьшая их на величину доверительного интервала ?, вычисленного по методике прил. 2 СТО при доверительной вероятности ? = 0,85 и ? = 0,95 (СП 50-101).

Доверительный интервал ? для ? и с составляет:

?? = 1° ?с = 7 кПа (при ? = 0,85);

?? = 2° ?с = 11 кПа (при ? = 0,95).

СТО 36554501-020-2010 Деформационные и прочностные характеристики юрских глинистых грунтов Москвы

Рисунок 5 - Зависимость угла внутреннего трения ?° от числа пластичности
Iр и показателя текучести IL для юрских глинистых грунтов; срез КД:
IL:1 - (-0,25); 2 - 0,0; 3 - 0,25; 4 - 0,5; 5 - 0,75

СТО 36554501-020-2010 Деформационные и прочностные характеристики юрских глинистых грунтов Москвы

Рисунок 6 - Зависимость сцепления с от числа пластичности Iр
и показателя текучести IL для юрских глинистых грунтов; срез КД:
IL:1 - (-0,25); 2 - 0,0; 3 - 0,25; 4 - 0,5; 5 - 0,75

Список литературы

1. Зиангиров Р.С., Каширский В.И. Оценка деформационных свойств дисперсных грунтов по данным статического зондирования // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 2005. - № 1. - С. 12 - 16.

2. Игнатова О.И. Деформационные характеристики юрских глинистых грунтов Москвы // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 2009. - № 5. - С. 24 - 28.

3. Руководство по составлению региональных таблиц нормативных и расчетных показателей свойств грунтов. - М.: Стройиздат, 1981. - 54 с.

Приложение А

Условные обозначения

J3v - верхнеюрские отложения волжского яруса

J3ox - верхнеюрские отложения оксфордского яруса

J3cl - верхнеюрские отложения келловейского яруса

? - плотность грунта

е - коэффициент пористости грунта

Iр - число пластичности грунта

IL - показатель текучести грунта

h - глубина отбора образца грунта или испытания штампом (прессиометром)

Еш - модуль деформации по результатам штамповых испытаний

Еп - модуль деформации по результатам прессиометрических испытаний

q - удельное сопротивление грунта под конусом зонда при статическом зондировании

КД - консолидированно-дренированный срез грунта

R - коэффициент корреляции

S - среднее квадратичное отклонение (стандартное отклонение)

Приложение Б

Методика статистической обработки опытных данных

Для исследования взаимосвязей между механическими у и физическими хi характеристиками использовался аппарат корреляционно-регрессионного анализа. Вычисления производились на компьютере по стандартной программе, которая предусматривает построение методом наименьших квадратов линейной зависимости вида

y = b0 + b1x1 + b2x2 +… + bnxn.

(Б.1)

Для аппроксимации нелинейной зависимости чаще всего используются полином 2-й или 3-й степени или уравнение (Б.2). Однако в связи с тем, что статистические оценки в теории корреляции разработаны только для линейных зависимостей, нелинейные зависимости должны быть преобразованы в линейные путем замены переменных.

y = 10(b0 + b1x1 + b2x2 +… + bnxn).

(Б.2)

Зависимость (Б.2) преобразуется в логарифмически-линейную зависимость вида

lgy = b0 + b1x1 + b2x2 +… + bnxn.

(Б.3)

Коэффициенты b определяются методом наименьших квадратов.

Для каждого уравнения связи определяются следующие статистические показатели: коэффициенты парной и множественной корреляции, характеризующие тесноту связи; среднее квадратичное (стандартное) отклонение зависимой переменной Sy от уравнения. Анализ полученных зависимостей позволяет выявить наилучшее сочетание факторов хi, обеспечивающее наиболее тесную корреляционную связь. При этом анализе необходимо учитывать, что между самими переменными хi существует корреляционная взаимосвязь (в некоторых случаях довольно тесная), характеризуемая коэффициентами парной корреляции. Так, очень тесно связаны влажность на границе текучести и число пластичности, плотность и коэффициент пористости, что учитывалось при выборе определяющих физических характеристик при статистической обработке.

В качестве факторов аргументов хi при корреляционном анализе использовались следующие физические характеристики: число пластичности Iр как показатель вида или глинистости грунта; коэффициент пористости е как показатель плотности грунта в природном залегании и показатель текучести IL как показатель состояния грунта по консистенции. Кроме того, была исследована зависимость модуля деформации по данным штамповых и прессиометрических испытаний от удельного сопротивления грунта под конусом зонда q при статическом зондировании.

Следует отметить, что корреляционные связи проявляются лучше в широком диапазоне изменения характеристик. При анализе следует обращать внимание не только на величину коэффициента корреляции, но и на стандартное отклонение.

Исследования корреляционных взаимосвязей согласно рекомендациям [3] выполнялись между нормативными значениями механических и физических характеристик для отдельных ИГЭ. Следует отметить, что эти взаимосвязи являются более тесными и достоверными, чем между частными значениями характеристик, полученными в отдельных точках. Кроме того, как известно, в расчетах оснований используются расчетные значения - производные от нормативных значений. В связи с этим при использовании полученных корреляционных зависимостей и таблиц для прогноза прочностных и деформационных характеристик грунтов необходимо применять также нормативные значения физических характеристик.

Для нахождения расчетных значений ? и с использована методика, изложенная в рекомендациях [3] и предусматривающая получение доверительного интервала для прогноза нового наблюдения для новой площадки изысканий. Доверительный интервал ? вычисляется исходя из полученной для уравнения связи остаточной дисперсии S2 с учетом среднего числа опытов и среднего стандартного отклонения для ? и с внутри инженерно-геологического элемента S2вн по формуле

(Б.4)

где

t? - коэффициент, принимаемый по табл. 2 прил. Ж ГОСТ 20522;

m - среднее число определений ? и с в ИГЭ;

n - общее число нормативных значений ? и с (общее число ИГЭ);

d2 - функционал, характеризующий изменение ширины доверительного интервала вдоль зависимости.

Следует отметить, что значение d2/n при тех значениях n, которые имели место в исследуемой выборке опытных данных, получалось пренебрежимо малым.

Расчетные значения ? и с вычислены при доверительных вероятностях ? = 0,85 и ? = 0,95, регламентированных СП 50-101.

Ключевые слова: деформационные и прочностные характеристики грунтов, юрские глинистые грунты, статистическая обработка.




Реклама: ;




Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика