Свайные фундаменты могут испытывать разжижение грунта, и его воздействие на такой фундамент проявляется в нескольких формах или способах. В статье рассматривается влияние разжижения на свайный фундамент.
Разжижение – это явление, при котором рыхлые насыщенные грунты, такие как рыхлые песчаные илы и рыхлые песчаные грунты, значительно укрепляются. Существуют такие тесты, как стандартный тест на проникающую способность и тест на конусную проникающую способность, позволяющие определить, будет ли определенный грунт страдать от разжижения или нет.
Влияние разжижения грунта на свайный фундамент
Разжиженный грунт вокруг опор моста
Влияние разжижения грунта на свайный фундамент
Ниже перечислены последствия разжижения грунта для свайных фундаментов, которые рассматриваются подробно:
- Смятие свай в разжижаемом грунте
- Боковое растекание наклонного грунта
Смятие свай в разжижаемом грунте
Сваи представляют собой значительно удлиненный элемент, и почва вокруг него обеспечивает отличную опору. Однако если почва мягкая, а поддерживаемая нагрузка большая, то вполне вероятно, что свая будет сгибаться.
Следует знать, что смятие свайного фундамента не является обычным явлением, и для того, чтобы свая смялась, должны быть выполнены вышеупомянутые условия.
Свайный фундамент обычно несет нагрузку за счет поверхностного трения и мощности основания. Первая создается горизонтальным напряжением вокруг поверхности сваи. Горизонтальное напряжение действует подобно распорке с меньшим расстоянием между ними, и, следовательно, возникает боковая поддержка.
Когда грунт вокруг свайного фундамента разжижается под воздействием землетрясения, то потеря боковой опоры весьма вероятна, и, следовательно, трение кожи больше не будет иметь места. Согласно рекомендации Еврокода-8, прочность разжиженного грунта следует игнорировать.
Таким образом, смятие свайного фундамента весьма вероятно, когда он воспринимает большие осевые нагрузки и теряет боковую поддержку из-за разжижения грунта.
Ожидается, что свайный фундамент будет смят, если носок сваи закреплен в коренной породе и осевая нагрузка, воспринимаемая сваей, значительно больше по сравнению с нагрузкой Эйлера на смятие эквивалентной колонны.
Нагрузка Эйлера на смятие (PE) рассчитывается по следующему выражению:
где:
EI: изгибная жесткость сваи
Le: эквивалентная длина сваи, основанная на состоянии конца сваи.
Предполагается, что свая подвержена смятию, если расчетная нагрузка не меньше нагрузки Эйлера в пять раз.
Приведенное выше уравнение Эйлера может быть использовано при условии, что свая не имеет дефектов и нагрузка полностью действует на центр сваи.
Если такое условие не выполняется, расчетная нагрузка на смятие значительно уменьшится. Поэтому между расчетной нагрузкой на сваю и нагрузкой на смятие по Эйлеру предусматривается большой коэффициент.
Коэффициент сгибаемости, который равен эквивалентной длине, деленной на радиус гирации, является еще одним показателем, по которому можно определить потенциальное смятие сваи.
Если ожидается, что грунт вокруг сваи будет разжижаться, то коэффициент упругости может быть использован для проверки возможности смятия. Если коэффициент упругости больше 50, то смятие сваи весьма вероятно, тогда как в случае, когда коэффициент упругости меньше 50, свая считается безопасной.
Смятие свайного фундамента из-за разжижения грунта в результате землетрясения
Боковое растекание наклонного грунта
Движение грунта в направлении вниз после разжижения грунта в результате землетрясения называется боковым растеканием. Это боковое распространение создает значительную боковую силу из-за пассивного давления, создаваемого почвенным клином на верхней стороне склона.
Сваи используются в качестве стабилизирующего средства в нижнем и верхнем течении земляных плотин. Эти сваи обычно должны выдерживать значительные боковые силы, создаваемые пассивным давлением грунта, в то время как весь склон подвержен боковому растеканию.
Сообщается, что после разжижения грунта склоны с минимальным углом наклона 3o могут подвергнуться боковому растеканию. Это связано с тем, что разжиженный грунт не обладает достаточным сопротивлением сдвигу.
Следует знать, что боковое растекание обычно составляет порядка нескольких метров, что достаточно для создания большого пассивного давления грунта. Ситуация с боковым растеканием будет еще хуже, если над разжиженным слоем имеется слой несжиженного грунта, особенно если такой слой заставляет разжиженный слой сохранять избыточное давление поровой воды в течение длительного времени.
Когда слой несжиженного грунта на сжиженном слое перемещается в боковом направлении, боковая нагрузка, действующая на сваю, увеличивается. Слой несжиженного грунта может контролировать общую нагрузку, а боковая нагрузка, вызванная сжиженным грунтом, мала.
Читать далее:
Что такое разжижение грунта? Причины и важность разжижения грунта
Расстояние между свайными фундаментами и фракция кожи при строительстве свайных групп
Бетонирование свайных фундаментов – Работоспособность и качество бетона для свай
Установка свайного фундамента методом прямой циркуляции раствора
- Типы свай в зависимости от передачи нагрузки, функции, материала и грунта.
- Что такое разжижение грунта? Причины и важность.
- Отрицательное трение кожи на сваях и свайных группах.
- Как оценить потенциал разжижения грунтов в полевых условиях?.
- Расстояние между сваями и трение кожи в конструкции свайной группы.
- Теория Эйлера о смятии колонны.
- Выбор свайного фундамента на основе состояния грунта.