ОРДЕН» ТРУДОВОГО НРЙСНОГО ЗНДНЕПЯ ИАУЧНО-НССЛЕЛООШЛЬШЙ ИНСТИТУТ ОСНОВАНИЙ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ кит К.М. ГЕРСЕВАНОВА ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ НОРМАТИВНЫХ И РАСЧЕТНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЧНОСТИ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ МАЛОЙ СТЕПЕНИ ЛИТИФИКАЦИИ ПО ФИЗИЧЕСКИМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОСНОВАНИИ Н ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ iMBtu Н.М. ГЕРСЕВАНОВА ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ НОРМАТИВНЫХ И РАСЧЕТНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЧНОСТИ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ МАЛОЙ СТЕПЕНИ ЛИТИФИКАЦИИ ПО ФИЗИЧЕСКИМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ

МОСНВА 1981

-IQ-

грунты. При процессах диагенеза происходит гравитационное уплотнение, изменяется химико-минералогический состав (в связи о процессами адсорбции и десорбции, катионного обмена, восстановления и окисления, диффузии н т.д.), наблюдаются микроагрегация и старение коллоидов.

Физино-химиче ские условия в свежеотаюженном иле и наддонной воде различна. Высокая влажность я присутствие большого количества иммобилизованной свободной вода в иле способствуют диффузному внцелачиванию. Ввяиое значение в формировании илов и образовании новвх органо-минеральных; соединений имеет большое количество микроер организмов, находящихся в придонной часта водоемов.

Органические вещества и присутствие Са²* в составе обменных оснований способствуют образованию механически прочннх и водоуо-тойчивнх микроагрегатов. Поэтому отепень микроагрегатностя илов Черного моря, отличающихся повшенным количеством СаС0$ в органических веществ вше, чем в оеверных бассейнах.

Образование тех или иных глинистых минералов связано с составом материнских пород. Присутствием монтмориллонита в лёосах Украины объясняется заметное содержание монтмориллонита в идах северной части Черного моря, в отличие от илов северных морей, в которых преобладают гидрослюды. В целом илы относятся к полиминераль-ннм грунтам.

По-видимому, различный минералогический оостав и различная прочнооть структурных связей обусловливают наиболее высокие значения сцепления в илах и глинистых грунтах черноморского баосейва по сравнению о аналогичными грунтами северных морских бассейнов.

В целом эти грунты характеризуются коагуляционными структурами, тиксотропным (обратимым) характером структуры, консистенцией от скрытотекучей до мягкопластичной, содержанием гумуса от I до 10%. По составу преобладают глинистые и оуглиниотые разноо-ти, супесчаные практически отсутствуют, в глинистой фракции преобладают гвдроелвды или монтмориллонит. При подсушивании ИЛОВ B08M0KH0 старение коллоидов. Глинистые грунта текучеплаотичной и мягкошшо-тжчной консистенции по сравнению о илами менее активны к менее тиксотропны.

Таблицы 1Д^а и 1.1^в составлены по совокупности неконсолидированных образцов по данным быотрых срезов в одноплооюостшве проборах. Таблица 1.1^й составлена по совокупности образцов, консолидированных под давлением 0,25-0,75 кге/емг по данным медленных срезов в одноплоскоотных приборах.

-17-

1.2. Таблица нормативных значений характере тик црочноста лиманных глинистых грунтов малой о та пени литификации Q-

* п/

Лиманные грунты отлагаются в уоловиях спокойного гидродинамического режима из полых вод с незначительным содержанием крупных частиц. Они характеризуются преобладанием тонкого глинистого материала, большим количеством органических остатков с различной степенью разложения. В табл. 1.2 предотавлены характеристики прочности глинистых грунтов Днестровского и Сухого лиманов с чиолом пластичности Ур до 72 и содержанием гумуса от 5 до 7%, коэффициентом пористости в окрытотекучем и мягкопластачном состояниях в_к = 2_%2 -4.

Характеристики прочности получены методом неконсолидированного быстрого испытания в трехосных приборах.

Прочность обусловлена сцеплением, трение {фактически отсутствует, что хорошо отражает природу грунтов в неотабиливированном состоянии.

Средние значения сцепления получены путем обработки результатов прочности для заданных интервалов показателей консистенции и коэффициента пористости.

-19-

1.3. Таблица нормативных значений характеристик прочности аллювиальных пойменных глинистых грунтов малой степени литификации Q~f

Аллювиальные глинистые отложения образуются в виде руслового или пойменного аллювия. В русловом аллювии глинистые слои и прослойки встречаются редко и обогащены песчаными и пылеватыми частицами. Мощность этих слоев и их протяженность, а также химико-минералогический состав и свойства весьма разнообразны. Для пойменного аллювия типичные глинистые илы, глины и суглинки. Они плохо сортированы, характеризуются тошсолистоватой структурой и микроагрегатностью. Отложения рыхлые, водонаоыщеынне и одабосвязные. При плохом дренировании поймы грунты обогащены органическими веществами и затронуты процессами оглаения. Благодаря структурной связности илы находятся в скрытотекучем соотоянии и обладают существенной прочностью.

Таблица 1.3 составлена по совокупности неконсолидированных образцов (дестабилизированное состояние) по данным быстрых срезов в одноплоскоетннх приборах.

УДК 624.I3I.3

Б нестоящих Рекомендациях предлагается определять нормативные и расчетные значения характеристик црочнооти (оцепление С и угол внутреннего трения f ) глинистых грунтов малой отепени литификации различных генетических груш по таблицам в зависимости от физических характеристик грунтов: числа шшстичнооти, показателя консистенции, коэффициента пористости.

Приведены основные принципы составления таблиц и обработки экспериментальных данных исследования грунтов путем установления корреляционных связей между сопротивлением срезу и физичеокими характеристиками.

Разработаны таблицы нормативных и расчетных значений характеристик прочности для мороких, лиманных, аллювиальных, озерных и озерно-ледниковых отложений малой степени литификации. Таблицы составлены на основе обобщения результатов иооледования црочнооти грунтов различных районов СССР о учетом геневиоа и региональноста. Для составления таблиц попользованы данные одноплоокоотного неконсолидированного среза, полученные в производственных лабораториях Теплоэлектропроекта, Союзморииипроекта, Ланморниипроекта, Черномор-ншшроекта, ЛенТИСИЗа, Гидропроекта, Гипрокомцунстроя и др.

При оценке представленных материалов учтены результаты проведенных в НИИОСП исследований црочнооти грунтов в условиях трехосного сжатия в зависимости от структурной овяанооти и соотава грунта.

Рекомендации одобрены Ученым советом института и предназначены инженерно-техническим работникам проектно-изыскательских организаций.

Таблицы нормативных и расчетных значений характеристик прочности могут быть попользованы для предварительных расчетов при проектировании сооружений воех классов и для окончательных раочетов оснований сооружений Ш и 17 классов.

Рекомендации составлены в лаборатории методов иооледования грунтов НИИОСП от.научн.сотрудником Сорокиной Г.В. В подготовке и обработке методом корреляции материалов иооледования для таблиц принимала участив ст.инженер Пчелина И.В.

Вычисления на ЗШ "Мир-2" проведаны от.инженером Тупиковым М.В.

(CJ Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт оснований и подзешнк сооружений имени Н.М.Героеванова, 1981

-3-

I. ОНЦИЕ пожжшш

1.1.    Настоящие Рекомендации распространяются на определение нормативных и расчетных значений прочности глинистых грунтов малой степени литификации по таблицам в зависимости от их физических характеристик.

1.2.    К грунтам малой степени литификвцйй рекомендуется относить осадочные глинистые отложения субаквального происхождения в начальной стадии формирования (илы, сапропеля, ленточные глины и суглинки, текучепдао точные и мягко пластичные глинистые грунты), а также грунты, образовавшиеся в условиях переменного режима избыточного увлажнения (торф, заторфовакный грунт).

1;3. Для определения нормативных и расчетных значений характеристик прочности грунтов малой степени литификации рекомендуется составлять таблицы, содержащие параметры прочности грунтов: угол внутреннего трения У (в град), оцепление С (в кго/ом²), а также физические характеристики, определяющие величины параметров прочности 8ТИХ грунтов.

Для составления таблиц нормативных и расчетных значений параметров прочности грунтов рекомендуется пользоваться "Руководством по проектированию оснований зданий и сооружений (М.,Стройиздат,1977) и настоящими Рекомендациями.

1.4. При обработке материала для составления таблиц нормативных и расчетных характеристик прочности грунтов рекомендуется использовать метод корреляционного анализа для установления корреляционных овявей и уравнений регрессии между прочностными характерно тиками с одной стороны и физическими характеристиками грунтов о другой.

Х.5. При установлении условий испытания грунта на прочность следует учитывать его физическое состояние в природном залегании, а также в строительный и эксплуатационный периоды.

1.6.    Таблицы для определения характеристик прочнооти грунтов малой отепенн литификации должны составляться по данным исследования грунтов в неотабилизированном состоянии в соответствии с рекомендациями главы СНиП П-15-74. Для этого могут быть использованы данные, полученные в условиях трехосного сжатия при недренировалных испытаниях дли результаты быстрых испытаний неконсолидированных образцов в одношюокэстннх приборах.

1.7.    Для оценки прочности грунтов при возможности дренирования и уплотнения под нагрузкой от сооружения (конец строительного парно-

да я период эксплуатации сооружения) при составлении таолиц рекомендуется обобщать данные Еоноолшщрованно-дренировашьа испытаний.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ СВЯЗЕЙ ШШ ПРОЧНОСТЬЮ И ФИЗИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ГШИСТЫХ ГРУНТОВ МАЛОЙ СТЕПШИ ЛИШЙЙШЩИ

2.1. Для определения прочностных характеристик (?. С ) гли-шютнх грунтов малой степени =шти$икации рекомендуется устанавливать корреляционные связи медку сопротивлением срезу ( 't ) при каждом нормальном давлении ((э ) и физичеокими характа рис тиками этих грунтов.

В общем случае корреляционное исследование предполагает: отбор факторов-аргументов, оказывающих наиболее существенное

влияние на зависшую переменную;

установление формы связи между иослвдуемыми факторами; определение показателей тесноты овязи.

2.2.    При сборе материалов дня проведения корреляционных исследований результаты комплексных определений свойств грунтов рекомендуется заносить в паспорт единой формы.

2.3.    При формировании отатиотичеокой совокупности грунтов» предназначенной для обработки» в нее следует включать грунты одного и того же происхождения (генезиса). Для грунтов малой степени лити-фикацик могут быта» выделены следующие типы отложений: морокив Q^, лиманные ^ ^^континентальные, к которым относятся, аллювиадь-

^л    л    озерно-ледниковые

может быть учтена и их региональнооть.

2.4.    В статистическую совокупность должны включаться данные» полученные единым методом» а приборы и оборудование, использованные при иопитании грунтов, должны давать равноценные результаты.

2.5.    Для исключения грубых ошибок перед установлением корреляционных связей опытные данные должны быта проанализированы.

Рекомендуется строить точечные графики зависимости между прочностной характеристикой и одной иг физических характеристик* например показателем консистенции иди коэффициентом пористости е .

2.6.    В качестве факторов-аргументов» оказывающих влияние на зависимую переменную ( X ), рекомендуется, рассматривать следующие физические характеристики грунтов: влажность W ; коэффициент по-

-5-

ристооти 6 ; показатель коноиотенцни^ ; влажность на границе текучести Wt, и влахнооть на границе раскатывания Wp; число пластичности^; отруктурную связность, степень эаторфованнооти или количество органичеокого вещества.

2.7.    Для установления связи между сопротивлением срезу и нес

колькими факторами-аргументами рекомендуется исследовать связи между различными физическими характеристиками, а также между начальным состоянием грунта ( Wh ;    ;    УЦ    )    и его состоянием в

момент среза ( W* * €к * У£

Рекомендуется устанавливать связь между двумя характеристиками (парная овязь) и между несколькими характеристиками (многофакторная связь)•

2.8.    Корреляционные анализ рекомендуется выполнять не ЭРЫ. При машинном счете рекомендуется попользовать прямой путь выбора наидуч-шей связи, т.е. пробовать всевозможные комбинации факторов-аргументов, увеличивая их число до двух, а затем выбирать из воех рассмотренных комбинаций оптимальную.

Параметры корреляционных зависимостей рекомендуется находить способе»! наименьших квадратов.

Последование корреляционной связи для определенной совокупности характеристик машина начинает с формирования совокупности и вычисления козффициентов при неизвестных в уравнениях системы.

Эти коэффициенты представляют собой суммы произведений и показателей степеней экспериментальных значений характеристик, овязь между которыми исследуется*

Затем рекомендуется находить корреляционное отношение Ц* , которое в случае линейной связи переходит в коэффициент корреляции X.

Результаты исследования каждого уравнения связи печатаются машиной на бумажной ленте я включают в оебя корреляционное отношение У, коэффициент корреляции Z , среднее значение зависимой переменной п , среднеквадратичное, отклонение S' , значения зависимой переменной от среднего и параметры уравнений связи.

3. РАЗРАБОТКА ТАБЛИЦ НОШТИШЫХ И РАСЧЕТНЫХ ШАЧЕНИЙ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЧНОСТИ ГЛШИСГГЫХ ГРУНТОВ НАЛОЙ СЛЕПШИ ЛИИВЙКДЦИИ

3.1. При составлении таблиц нормативных характеристик прочности глинистых грунтов малой степени литифихадии за исходные данные (физические характеристики, в наибольшей степени влияющие

на прочность) рекомандуется принимать число пластичности У$> . показатель консистенции Уь к коэффициент пориотооти в •

Показатель конснстекцвн и коэффициент пористости следует принимать в соответствии о состоянием грунта в момент среза и р учетом того, что при одаошюокоотном ораве состояние грунта меняется в процесса опыта (рисЛ).

Рио Л. Корреляционные зависимости для пойменных глин мезду

начальным показателем коноиотанции jg и показателем консистенции после опыта при б* = I кгс/cir коэффициент корреляции % =0,82, Л-1,07,

Я* *6,29, v *■ *Ъ>\ уравнение связи 0,Ш + 0_t854jJ)

8.2. Для наглого нормального давления по уравнениям связи ре-

Для исключения дейотвия большого числа факторов, влияющих на прочностные характерно тики грунта, рекомендуется переходить к более дробным статистическим совокупностям, составляя их по номенклатурным видам (оупеоь, оуглинок, глина).

3.3.    Рекомендуется нормативные вначения С я У устанавливать

для определенных 8 аренеэ выбранных значений показателя консистенции Уи    °»⁷⁵* ^Ii 1.25; 1.5; 2; 3 ) и коэффициента пориотости ,

определяя значения X при разных нормальных давлениях по уравнениям взаимосвязи или по графикам (ом.рис.2).

3.4.    Для определения прочностных характеристик С и JP допускается составление таблицы путем обработки опытных данных, сгруппированных по интервалам физических характеристик (отдельные клетки таблицы). При атом нормативные значения С л У определяются как параметры уравнения Т *(fto¥+C_t подучаемые споообом наименьших квадратов для всей совокупности Т' в рассматриваемой клетке ( Т -

сопротивление образца грунта срезу; 0" - нормальное удельное давление, передаваемое на образец грунта).

3.5.    Расчетные значения (J и / в случае использования уравнений регресоии следует устанавливать как нижнюю доверительную границу уравнения при различных значениях физических характеристик.,

3.6.    Расчетные значении прочвоотных характеристик грунтов

-8-

С и f в таблице устанавливают для дох предельннх состояний (расчет оснований но неоущей опоообнооти и по деформациям).

Доверительную вероятность Ы. расчетных значений принимают равной 0,85 для расчетов по деформациям и 0,95 для расчетов по несущей способности.

3.7.    Для пользования таблицами должны быть получены физхчеокке характеристики путем непосредственных определений их в лаборатории.

3.8.    Дли пользования таблицами следует производить не менее шести частных определений физических характеристик грунта.

3.9.    Нормативные значения Я^н характеристики грунта по ре

зультатам непосредственных лабораторных определений вычисляются по формуле    а

fl'-JcZA,

где ЯI _ частное значение характеристики;

П - число определений характеристики.

ЗЛО. Воли значения физичеоких характеристик, подученные в лаборатории, попадают в интервал между их значениями в таблице, следует применять линейную интерполяцию.

3.II. Таблицн расчетных значений характеристик прочности грунтов малой степени литификащш могут быть использованы для предварительных расчетов при проектировании сооружений воех кяаооов и для окончательных расчетов оснований сооружений Ш и U класоов.

-9-

Табдицы нормативных значений характеристик прочности гдиниотных грунтов малой степени дитификации

Таблица разработаны на основе настоящих Рекомендаций с учетом генетических и региональных оообенноотей грунтов* а также метода определения сопротивления opesy.

Входами во вое таблицы являются: число пластичности jp , показатель коноистенции и коэффициент пористооти в момент ореза.

При пользовании таблицами следует считать, что иоходнш Xприродные) показатели консистенции и коэффициента пористооти равны ■таковым в момент среэа.

Таблицы составлены для выделенных совокупностей следующих генетических разностей грунтов: морских глинистых отложений Q{g северных бесоейноэ и черноморского бассейна * лиманных отложений QJ2 , истинентальных отложений, в том^числе аллювиальных пой-

И

Во всех таблицах представлены грунты от мягко пластичной до текучей консистенции.

Значения удельного сцепления и углов внутреннего трения в таблицах приведены для интервалов физических характеристик, обеспеченных экспериментальными данными.

Таблицам нормативных значений характеристик прочности предшествуют краткие сведения о представленных генетических разностях грунтов.

I.I. Таблицы нормативных значений характеристик прочности мороких грунтов малой степени литификации Qg-Совокупности морских глиниотых отложений представлены в таблицах 1,1^а; 1.1^й; 1.1^В илами, а также текуче- и мягковяаотачными глинами северных и черноморского бассейнов прибрежной sohu или мелкого моря. Образуются эта отложения при небольшой скроота движения воды, характеризуются отсутствием заметной слоистоота, неоднородным гранулометрическим составом, повышенным содержанием органических веществ (до 1($), преобладанием среди глиниотых минералов гидрослвды, присутствием каолинита и монтмориллонита. Начальной стадией формирования морских глиниотых грунтов являются илы, которые под влиянием диагенеза переходят в пластичные глинистые