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

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)

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

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

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)

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.

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

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