Для инженера очень важно иметь адекватную информацию о возможных подвижках грунта и определить их характеристики, чтобы принять надлежащие меры против таких нежелательных подвижек.
Характеристики движений грунта включают форму и тип осадки поверхности грунта, зоны влияния осадки, места максимальной осадки, величину максимальной осадки и взаимосвязь между осадками поверхности грунта и движениями грунта, которые рассматриваются в следующих разделах.
Оседание грунта в результате земляных работ
Характеристики движений грунта, вызванных выемкой грунта
1. Форма и тип оседания поверхности грунта
Как правило, существует два основных типа или формы оседания поверхности грунта в результате выемки грунта, а именно: вогнутая форма и форма эстакады. Величина и форма прогиба подпорной стены являются причиной этих двух типов осадки поверхности грунта.
Если на начальном этапе земляных работ прогиб подпорной стенки больше или подпорная стенка прогибается подобно консольной балке, то оседание будет иметь спандрельный тип, а максимальное оседание будет близко к зоне земляных работ, как показано на рисунке 2.
Оседание поверхности грунта в форме спандрела, вызванное консольным прогибом подпорной стены
Однако осадка вогнутой формы будет происходить при условии, что стена имеет глубокое движение внутрь, как показано на рисунке 3, и наибольшая величина осадки будет располагаться на расстоянии от котлована.
Осадка поверхности грунта вогнутой формы, вызванная глубоким движением подпорной стены внутрь
Более того, показано, что в песчаных грунтах и жестких глинах часто встречается спандрельный тип осадки, поскольку прогиб подпорной стены меньше и похож на прогиб консольной балки.
Однако, осадка в форме эспандера чаще всего происходит в мягком глинистом грунте, так как подпорная стена будет испытывать значительный глубокий прогиб внутрь. Эти утверждения справедливы для нормальных условий.
Кроме того, была разработана формула для прогнозирования формы осадки на основе прогиба подпорной стены.
Параметрами, используемыми для прогнозирования осадки поверхности грунта, являются площадь прогиба консольной составляющей (Ac=max (Ac1, Ac2)) и площадь общего прогиба минус площадь прогиба консольной составляющей (As).
Наконец, если As больше 1,6Ac, то высока вероятность возникновения оседания грунтовой поверхности вогнутой формы, в то время как оседание типа “спандрел” будет происходить при условии, что As меньше 1,6Ac. На рисунке 4 показано определение различных параметров, используемых для прогнозирования формы осадки поверхности грунта.
Параметры (As, Ac1 и Ac2) показаны на рис.
2. Зоны влияния оседания
Обычно считается, что зона влияния оседания в два-три раза превышает глубину котлована. На нее влияет ряд факторов, например, ширина котлована, глубина котлована и тип грунта. В таблице 1 приведена зона влияния на оседание в зависимости от типа грунта.
Hsieh и Ou предложили концепцию, согласно которой зона влияния кривой оседания состоит из первичной зоны влияния и вторичной зоны оседания, как показано на рисунке 5.
Как видно из рисунка, кривая более крутая в первичной зоне влияния, что означает, что здания будут сильно затронуты, в то время как кривая более пологая во вторичной зоне влияния, и, следовательно, влияние на структуру будет меньше.
Возможно, что зона влияния оседания превышает зону первичного и вторичного оседания, но она настолько мала, что ее влиянием на конструкцию можно пренебречь.
Оценка диапазона зоны влияния оседания имеет большое значение для оценки степени ущерба, который могут понести соседние сооружения в результате глубокой выемки грунта.
Распределение кривой расчета зоны влияния
Таблица-1: Влияние зоны оседания в зависимости от типа грунта
Тип грунта
Индуцированная зона влияния
Песчаный грунт
Двукратная глубина котлована
Жесткая или очень жесткая глина
Трехкратная глубина котлована
Мягкая или средне-мягкая глина
В два раза больше глубины котлована
3. Местоположение максимального оседания
В предыдущих разделах были рассмотрены осадки в форме эспандера и вогнутой формы, которые являются двумя основными типами осадок, вызванных выемкой грунта.
При возникновении первого типа максимальная осадка будет находиться вблизи подпорной стены. Однако сообщается, что в случае вогнутой формы оседания подпорная стена находится на расстоянии, в 1,5 раза превышающем высоту подпорной стены.
Тем не менее, практически измерено, что максимальное расстояние от подпорной стенки в случае вогнутой формы оседания равно первичной зоне влияния, деленной на три. Первичная зона влияния объясняется в разделе “Зона влияния оседания” выше.
4. Величина максимального оседания
Было предпринято несколько попыток оценить величину максимальной осадки, например, Клаф и О’Раутке установили зависимость между максимальной осадкой и глубиной котлована для различных типов грунта.
Этот метод не дает точных результатов, поскольку глубина котлована не является единственным фактором, влияющим на оседание. Более того, (Mana и Clough, и Ou et. el.) установили взаимосвязь для расчета величины максимального оседания.
Они вывели зависимость между максимальной деформацией подпорной стены и максимальной осадкой грунта, поскольку факторы, влияющие на максимальную деформацию подпорной стены, такие же, как и факторы, влияющие на величину максимальной осадки, вызванной выемкой грунта.
На рисунке 6 показана зависимость между максимальной осадкой подпорной стены и величиной максимальной осадки для различных типов грунта с верхним пределом для песчаного грунта и нижним пределом для глинистого грунта.
Таким образом, максимальная деформация подпорной стены, вызванная выемкой грунта, может быть оценена с помощью метода конечных элементов или метода балки на упругом фундаменте. Наконец, максимальная деформация подпорной стены будет использована для вычисления максимальной величины осадки с помощью рисунка.
Взаимосвязь между максимальной осадкой поверхности грунта и боковой деформацией подпорной стены
Читайте далее:- Типы подпорных стен, материалы, экономика и применение.
- Принципы проектирования подпорных стен.
- Методы выемки грунта, используемые для строительства глубокого фундамента.
- Все, что вы должны знать о консольных балках.
- Устойчивость откосов открытых выемок в различных типах грунта.
- Кривые при выравнивании автомобильных дорог – типы кривых.
- Типы движений грунта – причины и рекомендуемые подходящие фундаменты.