ПОСОБИЕ

по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83)

Москва 1986

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОСНОВАНИЙ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ ИМ. Н.М. ГЕРСЕВАНОВА

(НИИОСП ИМ. ГЕРСЕВАНОВА) ГОССТРОЯ СССР

ПОСОБИЕ

по проектированию оснований зданий и сооружений

(к СНиП 2.02.01-83)

Утверждено

приказом по НИИОСП им. Герсеванова

от 1 октября 1984 г. № 100

Рекомендовано к изданию секцией Научно-технического совета НИИОСП им. Герсеванова Госстроя СССР.

Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83)/НИИОСП им Герсеванова, 1986.

Даны рекомендации, детализирующие основные положения по проек­тированию и расчету оснований и особенности проектирования основа­ний зданий и сооружений, вводимых в особых условиях.

Для инженерно-технических работников проектных, изыскательских и строительных организаций.

Табл. 143, ил. 85.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее Пособие разработано к СНиП 2.02.01-83 и детализируют от­дельные положения этого документа (за исключением вопросов, связан­ных с особенностями проектирования оснований опор мостов и труб по насыпями).

В Пособии рассмотрены вопросы номенклатуры грунтов и методов определения расчетных значений их характеристик, принципы проектиро­вания оснований и прогнозирования изменения уровня подземных вод, вопросы глубины заложения фундаментов, методы расчета оснований по деформациям и по несущей способности, особенности проектирования оснований зданий и сооружений, возводимых на региональных видах гру­нтов, а также расположенных в сейсмических районах и на подрабатывае­мых территориях.

Текст СНиП 2.02.01-83 отмечен в Пособии вертикальной чертой слева, в скобках указаны соответствующие номера пунктов, таблиц и формул СНиП.

Пособие разработано НИИОСП им. Герсеванова (д-р техн. наук, проф. Е.А. Сорочан - разд. 1, подраздел «Расчет оснований по деформациям» разд. 2 («Определение расчетного сопротивления грунта основания», «Ра­счет деформации оснований с учетом разуплотнения грунта при разрабо­тке котлована»), разд. 4; канд. техн. наук А.В. Вронский - подразделы «Об­щие указания», «Нагрузки», «Расчет оснований по деформациям» («Об­щие положения», «Расчет деформаций оснований» и «Предельные дефо­рмации основания»), «Мероприятия по уменьшению деформаций осно­ваний и влияния их на сооружения» разд. 2; канд. техн. наук О.И. Игнатова - подразделы «Нормативные и расчетные значения характеристик грун­тов» и «Классификация грунтов» разд. 2; канд. техн. наук Л.Г. Мариуполь­ский - подраздел «Методы определения деформационных и прочностных характеристик грунтов» разд. 2; д-р техн. наук В.О. Орлов - подраздел «Глу­бина заложения фундаментов» разд. 2; канд. техн. наук А.С. Снарский - по­драздел «Расчет оснований по несущей способности» разд. 2; д-р техн. наук, проф. В.И. Крутов - разд. 3; д-р техн. наук П.А. Коновалов - разд. 5; канд. техн. наук В.П. Петрухин - разд. 7; канд. техн. наук Ю.М. Лычко - разд. 8; канд. техн. наук А.И. Юшин - разд. 9; д-р техн. наук, проф. В.А. Ильичев и канд. техн. наук Л.Р. Ставницер - разд. 10 при участии института «Фун­даментпроект» Минмонтажспецстроя СССР (инж. М.Л. Моргулис - подра­здел «Расчет оснований по несущей способности» разд. 2), ПНИИИС Гос­строя СССР (канд. техн. наук Е.С. Дзекцер - подраздел «Подземные воды» разд. 2), МИСИ им. Куйбышева (д-р техн. наук, проф. М.В. Малышев и инж. Н.С. Никитина - подраздел «Определение осадки за пределами линей­ной зависимости между напряжениями и деформациями» разд. 2; д-р техн. наук, проф. Э.Г. Тер-Мартиросян, канд. техн. наук Д.М. Ахпателов и инж. И.М. Юдина - подраздел «Расчет деформаций оснований с учетом разуплотнения грунта при разборке котлована» разд. 2), Днепропетровс­кого инженерно-строительного института Минвуза УССР (д-р техн. наук, проф. В.Б. Швец - разд. 6) и института «Энергосетьпроект» Минэнерго СССР (инженеры Н.И. Швецова и Ф.П. Лобаторин - разд. 11).

Пособие разработано под общей редакцией д-ра техн. наук, проф. Е.А. Сорочана.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящее Пособие рекомендуется использовать при проектиро­вании оснований промышленных, жилых и общественных зданий и соору­жений всех областей строительства, в том числе городского и сельскохозя­йственного, промышленного и транспортного. В Пособии не рассматри­ваются вопросы проектирования оснований мостов и водопропускных труб.

1.2. Настоящие нормы должны соблюдаться при проектировании зда­ний и сооружений ¹.

Настоящие нормы не распространяются на проектирование оснований гидротехнических сооружений, дорог, аэродромных покрытий, зданий и сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, а также оснований свайных фундаментов, глубоких опор и фундаментов под машины с дина­мическими нагрузками.

¹ Далее для краткости, где это возможно, вместо термина «здания и сооружения» используется термин «сооружение».

1.3(1.1). Основания сооружений должны проектироваться на основе:

а) результатов инженерно-геодезических, инженерно-геологических и инженерно-гидрометеорологических изысканий для строительства;

б) данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологи­ческие особенности сооружения, нагрузки, действующие на фундаменты, и условия его эксплуатации;

в) технико-экономического сравнения возможных вариантов проект­ных решений (с оценкой по приведенным затратам) для принятия вариан­та, обеспечивающего наиболее полное использование прочностных и де­формационных характеристик грунтов и физико-механических свойств ма­териалов фундаментов или других подземных конструкций.

При проектировании оснований и фундаментов следует учитывать ме­стные условия строительства, а также имеющийся опыт проектирования, строительства и эксплуатации сооружений в аналогичных инженерно-гео­логических и гидрогеологических условиях.

1.4(1.2). Инженерные изыскания для строительства должны проводит­ся в соответствии с требованиями СНиП, государственных стандартов и других нормативных документов по инженерным изысканиям и исследо­ваниям грунтов для строительства.

В районах со сложными инженерно-геологическими условиями: при наличии грунтов с особыми свойствами (просадочные, набухающие и др.) или возможности развития опасных геологических процессов (карст, опо­лзни и т.п.), а также на подрабатываемых территориях инженерные изыс­кания  должны выполняться специализированными организациями.

1.5. Инженерно-геологические и гидрогеологические изыскания долж­ны выполняться согласно требованиям:

а) главы СНиП по инженерным изысканиям для строительства;

б) ГОСТов на испытание грунтов (принимаются по прил. 2).

1.6(1.3). Грунты оснований должны именоваться в описаниях результа­тов изысканий, проектах оснований, фундаментов и других подземных ко­нструкций сооружений согласно ГОСТ 25100-82.

1.7(1.4). Результаты инженерных изысканий должны содержать дан­ные, необходимые для выбора типа оснований и фундаментов, определе­ния глубины заложения и размеров фундаментов с учетом прогноза воз­можных изменений (в процессе строительства и эксплуатации) инженер­но-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства, а также вида и объема инженерных мероприятий по ее освоению.

Проектирование оснований без соответствующего инженерно-геоло­гического обоснования или при его недостаточности не допускается.

1.8. Результаты инженерно-геологических и гидрогеологических иссле­дований, излагаемые в отчете об изысканиях, должны содержать сведения:

о местоположении территории предполагаемого строительства, о ее климатических и сейсмических условиях и о ранее выполненных исследо­ваниях грунтов и подземных вод;

об инженерно-геологическом строении и литологическом составе тол­щи грунтов и о наблюдаемых неблагоприятных физико-геологических и других явлениях (карст, оползни, просадки и набухание грунтов, горные выработки и т.п.);

о гидрогеологических условиях с указанием высотных отметок появив­шихся и установившихся уровней подземных вод, амплитуды их колеба­ний и величин расходов воды; о наличии гидравлических связей горизон­тов вод между собой и ближайшими открытыми водоемами, а также све­дения об агрессивности вод в отношении материалов конструкций фунда­ментов;

о грунтах строительной площадки, в том числе описание в стратигра­фической последовательности напластований грунтов основания, форма залегания грунтовых образований, их размеры в плане и по глубине, воз­раст, происхождение и классификационные наименования, состав и сос­тояние грунтов. Для выделенных слоев грунта должны быть приведены физико-механические характеристики, к числу которых относятся:

плотность и влажность грунтов;

коэффициент пористости грунтов;

гранулометрический состав для крупнообломочных и песчаных грун­тов;

число пластичности и показатель текучести грунтов;

угол внутреннего трения, удельное сцепление и модуль деформации грунтов;

коэффициент фильтрации;

коэффициент консолидации для водонасыщенных пылевато-глинистых грунтов при показатели текучести I_L>0,5, биогенных грунтов и илов;

временное сопротивление на одноосное сжатие, коэффициент размяг­чаемости, степень засоленности и растворимости для скальных грунтов;

относительная просадочность, а также величина начального давления и начальной критической влажности для просадочных грунтов;

относительное набухание, давление набухания и линейная усадка для набухающих грунтов;

коэффициент выветрелости для элювиальных грунтов;

количественный и качественный состав засоления для засоленных гру­нтов;

содержание органического вещества для биогенных грунтов и степень разложения для торфов.

В отчете обязательно указываются применяемые методы лаборатор­ных и полевых определений характеристик грунтов.

К отчету прилагаются таблицы и ведомости показателей физико-меха­нических характеристик грунтов, схемы установок, примененных при по­левых испытаниях, а также колонки грунтовых выработок и инженерно-ге­ологические разрезы. На последних должны быть отмечены все места от­бора проб грунтов и пункты полевых испытаний грунтов.

Характеристики грунтов должны быть представлены их нормативными значениями, а удельное сцепление, угол внутреннего трения, плотность и предел прочности на одноосное сжатие скальных грунтов также и расчет­ными значениями.

В отчете должен быть также прогноз изменения инженерных условий территории (площадки) строительства при возведении и эксплуатации зда­ний и сооружений.

1.9. Данные о климатических условиях района строительства должны приниматься по указаниям главы СНиП по строительной климатологии и геофизике.

1.10. Для учета при проектировании оснований опыта строительства необходимо иметь данные об инженерно-геологических условиях этого района, о конструкциях возводимых зданий и сооружений, нагрузках, ти­пах и размерах фундаментов, давлениях на грунты основания и о наблюда­вшихся деформациях сооружений.

Наличие таких данных позволит лучше оценить инженерно-геологичес­кие условия площадки, а также возможность проявления неблагоприятных физико-геологических процессов и явлений (развитие карста, оползней и т.д.), характеристики грунтов, выбирать наиболее рациональные типы и размеры фундаментов, глубину их заложения и т.д.

1.11. Необходимо учитывать местные условия строительства, для чего должны быть выявлены данные о производственных возможностях строи­тельной организации, ее парке оборудования, ожидаемых климатических условиях на весь период устройства оснований и фундаментов, а также всего нулевого цикла. Эти данные могут оказаться решающими при выбо­ре типов фундаментов (например, на естественном основании или свай­ного), глубины их заложения, метода подготовки основания и пр.

1.12. Конструктивное решение проектируемого здания или сооруже­ния и условий последующей эксплуатации необходимо с целью прогнози­рования изменения инженерно-геологических и гидрогеологических усло­вий, в том числе и свойств грунтов, для выбора типа фундамента, учета влияния верхних конструкций на работу оснований, для уточнения требо­ваний к допустимой величине деформации и т.д.

1.13. Технико-экономическое сравнение возможных вариантов проект­ных решений по основаниям и фундаментам необходимо для выбора наи­более экономического и надежного проектного решения, которое исклю­чит необходимость его последующей корректировки в процессе строите­льства и позволит избежать дополнительных затрат материальных средств и времени.

1.14(1.5). Проектом оснований и фундаментов должна быть предусмо­трена срезка плодородного слоя почвы для последующего использования в целях восстановления (рекультивации) нарушенных или малопродуктив­ных сельскохозяйственных земель, озеленения района застройки и т.п.

1.15(1.6). В проектах оснований и фундаментов ответственных соору­жений, возводимых в сложных инженерно-геологических условиях, следу­ет предусматривать проведение натурных измерений деформаций основа­ния.

Натурные измерения деформаций основания должны также предусма­триваться в случае применения новых или недостаточно изученных конст­рукций сооружений или их фундаментов, а также если в задании на проек­тирование имеются специальные требования по измерению деформаций основания.

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ

Общие указания

2.1. Проектирование оснований является неотъемлемой составной час­тью проектирования сооружения в целом. Статическая схема сооружения, конструктивное и объемно-планировочное решение, плановая и высотная привязки должны приниматься с учетом результатов инженерных изыска­ний на площадке строительства и технически возможных решений фунда­ментов.

2.2(2.1). Проектирование оснований включает обоснованный расче­том выбор:

типа основания (естественное или искусственное);

типа, конструкции, материала и размеров фундаментов (мелкого или глубокого заложения; ленточные, столбчатые, плитные и др.; железобето­нные, бетонные, бутобетонные и др.);

мероприятий, указанных в пп. 2.290-2.295(2.67-2.71), применяемых при необходимости уменьшения влияния деформаций основания на эксплуа­тационную пригодность сооружений.

2.3(2.2). Основания должны рассчитываться по двум группам предель­ных состояний: по первой - по несущей способности; по второй - по дефо­рмациям.

Основания рассчитываются по деформациям во всех случаях и по не­сущей способности - в случаях, указанных в п. 2.259(2.3).

В расчетах оснований следует учитывать совместное действие силовых факторов и неблагоприятных влияний внешней среды (например, влияние поверхностных или подземных вод на физико-механические свойства гру­нтов).

2.4. К первой группе предельных состояний оснований относятся: по­теря устойчивости формы и положения; хрупкое, вязкое или иного харак­тера разрушение; резонансные колебания; чрезмерные пластические де­формации или деформации неустановившейся ползучести.

Ко второй группе относятся состояния, затрудняющие нормальную эк­сплуатацию сооружения или снижающие его долговечность вследствие недопустимых перемещений (осадок, прогибов, углов поворота), колеба­ний, трещин и т.п.

2.5. Сооружение и его основание должны рассматриваться в единстве, т.е. должно учитываться взаимодействие сооружения со сжимаемым ос­нованием. Поскольку основание лишь косвенно влияет на условия эксплу­атации сооружения, состояние основание можно считать предельным лишь в случае, если оно влечет за собой одно из предельных состояний со­оружения.

2.6. Целью расчета оснований по предельным состояниям является выбор технического решения фундаментов, обеспечивающего невозмож­ность достижения основанием предельных состояний, указанных в п. 2.4. При этом должны учитываться не только нагрузки от проектируемого со­оружения, но также возможное изменение физико-механических свойств грунтов под влиянием поверхностных или подземных вод, климатических факторов, различного вида тепловых источников и т.д. К изменению влаж­ности особенно чувствительны просадочные, набухающие и засоленные грунты, к изменению температурного режима - набухающие и пучинис­тые грунты.

2.7. При проектировании необходимо учитывать, что потеря несущей способности основания, как правило, приводит конструкции сооружения в предельное состояние первой группы. При этом предельные состояния основания и конструкций сооружения совпадают. Деформации же осно­вания могут привести конструкции сооружения в предельные состояния как второй, так и первой группы, поэтому предельные деформации осно­вания могут лимитироваться как прочностью, устойчивостью и трещинос­тойкостью конструкций, так и архитектурными, эксплуатационно-бытовы­ми и технологическими требованиями, предъявляемыми к сооружению или размещенному в нем оборудованию.

2.8(2.4). Расчетная схема системы сооружение - основание или фунда­мент - основание должна выбираться с учетом наиболее существенных факторов, определяющих напряженное состояние и деформации основа­ния и конструкций сооружения (статической схемы сооружения, особен­ностей его возведения, характера грунтовых напластований, свойств грун­тов основания, возможности их применения в процессе строительства и эксплуатации сооружения и т.д.). Рекомендуется учитывать пространст­венную работу конструкций, геометрическую и физическую нелиней­ность, анизотропность, пластические и реологические свойства материала и грунтов.

Допускается использовать вероятностные методы расчета, учитываю­щие статистическую неоднородность оснований, случайную природу наг­рузок, воздействий и свойств материалов конструкций.

2.9. Расчетная схема системы сооружение - основание или фундамент - основание представляет собой совокупность упрощающих предложений относительно геометрической схемы конструкции, свойств материалов и грунтов, характера взаимодействия конструкции с основанием и схемати­зации возможных предельных состояний.

Одно и то же сооружение может иметь разную расчетную схему в за­висимости от вида предельного состояния, цели расчета, вида учитывае­мых воздействий и разработанности методов расчета.

2.10. Для расчета деформаций оснований используется преимущест­венно расчетная схема основания в виде линейно-деформируемой среды: полупространства с условным ограничением глубины сжимаемой толщи или слоя конечной толщины (см. п. 2.173(2.40).

Развитие деформаций основания во времени (консолидационное упло­тнение, ползучесть), а также анизотропию прочностных и деформацион­ных характеристик следует, как правило, учитывать при расчете основа­ний, сложенных водонасыщенными пылевато-глинистыми грунтами и илами.

2.11. Для расчета конструкций сооружений на сжимаемом основании помимо упомянутых схем могут применяться расчетные схемы, характе­ризуемые коэффициентом постели или коэффициентом жесткости, в ка­честве которых принимается отношение давления (нагрузки) на основание к его расчетной осадке. Такие характеристики удобны при необходимости учета неоднородности грунтов основания, в том числе вызванной нерав­номерным замачиванием просадочных грунтов, при расчете сооружений на подрабатываемых территориях и т.д.

2.12. В расчетах конструкций пространственно жестких сооружений во взаимодействии со сжимаемым основанием рекомендуется учитывать не­линейность деформирования грунтов. При этом допускается использовать упрощенные методы, в которых фундаменты сооружения заменяются не­линейно-деформирующимися опорами. Зависимость осадки таких опор от давления р рекомендуется принимать в виде

                                         (1)

где- расчетная осадка опоры при давлении[(- расчетное соп­ротивление основания, определяемое по указаниям пп. 2.174-2.204(2.41-2.48)];

- предельное сопротивление основания - давление на основание, со­ответствующее исчерпанию его несущей способности [см. пп. 2.261-2.228(2.57-2.65)].

Расчет конструкций сооружений во взаимодействии с нелинейно-де­формирующимся основанием выполняется с применением ЭВМ.

Пример выбора расчетной схемы системы сооружение - основание.

Каркасно-панельное здание повышенной этажности, проектируемое на площадке, где в верхней зоне основания залегают пылеватые пески и суглинки с модулем деформации Е=15-20 МПа, подстилаемые известня­ками с модулем деформации Е=120 МПа, имеет фундамент в виде короб­чатой железобетонной плиты (рис. 1, а)

Рис. 1. К выбору расчетной схемы «здание - основание»»

а - здание повышенной этажности с фундаментами в виде сплошной пли­ты на основании с переменной сжимаемостью по глубине; б - протяжен­ное здание с ленточными фундаментами на основании с переменной сжи­маемостью в плане

При расчете несущих конструкций здания на ветровые нагрузки в ка­честве расчетной схемы в данном случае принимается многоэтажная ра­ма с жесткой заделкой стоек в уровне верха фундаментной плиты. Для оп­ределения усилий в фундаментной конструкции расчетная схема прини­мается в виде плиты конечной жесткости на линейно-деформируемом слое. При вычислении крена плиты ее жесткость можно принять бесконе­чно большой. При определении средней осадки плиты, а также при расче­те несущей способности основания допускается пренебречь жесткостью плиты и считать давление на основание распределенным по линейному за­кону.

Для расчета конструкций протяженного крупнопанельного жилого до­ма, имеющего в основании напластование грунтов с ярко выраженной не­равномерной сжимаемостью (рис. 1, б), целесообразно принять расчет­ную схему в виде равномерно загруженной балки конечной жесткости на основании с переменным коэффициентом жесткости.

Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах оснований

2.13(2.5). Нагрузки и воздействия на основания, передаваемые фундаментами сооружений, должны устанавливаться расчетом, как правило, исходя из рассмотрения совместной работы сооружения и основания.

Учитываемые при этом нагрузки и воздействия на сооружение или отдельные его элементы, коэффициенты надежности по нагрузке, а также возможные сочетания нагрузок должны приниматься согласно требованиям СНиП по нагрузкам и воздействиям.

Нагрузки на основание допускается определять без учета их перераспределения надфундаментной конструкцией при расчете:

а) оснований зданий и сооружений III класса; ¹

б) общей устойчивости массива грунта основания совместно с сооружением;

в) средних значений деформаций основания;

г) деформаций оснований в стадии привязки типового проекта к местным грунтовым условиям.

¹ Здесь и далее класс ответственности зданий и сооружений принят согласно Правилам учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конструкций, утвержденным Госстроем СССР постановлением от 19 марта 1981 г. № 41.

2.14. При проектировании оснований следует учитывать, что сооружение и основание находятся в тесном взаимодействии. Под влиянием нагрузок от фундаментов основание деформируется, а это в свою очередь вызывает перераспределение нагрузок за счет включения в работу надфундаментных конструкций. Характер и степень перераспределения нагрузок на основание, а следовательно, и дополнительные усилия в конструкциях сооружения зависят от вида, состояния и свойств грунтов, характера их напластования, статистической схемы сооружения, его пространственной жесткости и многих других факторов.

2.15. Основными характеристиками нагрузок являются их нормативные значения, устанавливаемые СНиП по нагрузкам и воздействиям. Все расчеты оснований должны производиться на расчетные значения нагрузок, которые определяются как произведение нормативных нагрузок на коэффициент надежности по нагрузке g_f, учитывающий возможное отклонение нагрузок в неблагоприятную сторону от нормативных значений и устанавливаемый в зависимости от группы предельного состояния.

Коэффициент надежности по нагрузке g_f принимается при расчете оснований:

по первой группе предельных состояний (по несущей способности) - по указаниям СНиП по нагрузкам и воздействиям;

по второй группе предельных состояний (по деформациям) - равным единице.

2.16. В зависимости от продолжительности действия нагрузки подразделяются на постоянные и временные. Постоянными считаются нагрузки, которые при строительстве и эксплуатации сооружения действуют постоянно (собственный вес конструкций и грунтов, горное давление и т.п.). Временными считаются нагрузки, которые в отдельные периоды строительства и эксплуатации могут отсутствовать.

2.17. Временные нагрузки в свою очередь подразделяются на:

длительные (например, вес стационарного оборудования, нагрузки на перекрытиях в складских помещениях, зернохранилищах, библиотеках и т.п.);

кратковременные, которые могут действовать лишь в отдельные периоды времени (вес людей и ремонтных материалов в зонах обслуживания и ремонта; нагрузки, возникающие при изготовлении, перевозке и возведении конструкций; снеговые, ветровые и гололедные нагрузки и т.п.);

особые, возникновение которых возможно лишь в исключительных случаях (сейсмические, аварийные и т.п.).

2.18. В зависимости от состава различаются сочетания нагрузок:

основные, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных нагрузок;

особые, состоящие из постоянных, длительных, возможных кратковре­менных и одной из особых нагрузок.

2.19(2.6). Расчет оснований по деформациям должен производиться на основное сочетание нагрузок; по несущей способности - на основное со­четание, а при наличии особых нагрузок и воздействий - на основное и особое сочетание.

При этом нагрузки на перекрытия и снеговые нагрузки, которые сог­ласно СНиП по нагрузкам и воздействиям могут относиться как к длитель­ным, так и к кратковременным, при расчете оснований по несущей способности считаются кратковременными, а при расчете по деформациям - длительными. Нагрузки от подвижного подъемно-транспортного обору­дования в обоих случаях считаются кратковременными.

2.20(2.7). В расчетах оснований необходимо учитывать нагрузки от складируемого материала и оборудования, размещаемых вблизи фундаментов.

2.21(2.8). Усилия в конструкциях, вызываемые климатическими темпе­ратурными воздействиями, при расчете оснований по деформациям не должны учитываться, если расстояние между температурно-усадочными швами не превышает значений, указанных в СНиП по проектированию со­ответствующих конструкций.

2.22(2.9). Нагрузки, воздействия, их сочетания и коэффициенты надежности по нагрузке при расчете оснований опор мостов и труб под насыпями должны приниматься в соответствии с требованиями СНиП по проектированию мостов и труб.

Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов

Классификация грунтов

2.23. Классификация грунтов в соответствии с ГОСТ 25100-82 включает выделенные по комплексу признаков подразделения: классы, группы, под­группы, типы, виды и разновидности.

Наименования грунтов должны содержать сведения об их геологичес­ком возрасте и происхождении. К наименованиям грунтов и их характеристикам, предусмотренным ГОСТом, допускается вводить дополнительные наименования и характеристики (гранулометрический состав пылевато-глинистых грунтов, качественный характер засоления грунтов, степень вы­ветрелости скальных грунтов и т.п.), если это необходимо для более деталь­ного подразделения грунтов, дополнительного освещения их инженерно-геологических особенностей, учета местных геологических условий и спе­цифики строительства определенного вида. Это дополнительные наименования и характеристики не должны противоречить классификации ГОСТ 25100-82.

Грунты подразделяются на два класса: скальные - грунты с жесткими (кристаллизационными или цементационными) структурными связями и нескальные - грунты без жестких структурных связей.

Скальные грунты в большинстве своем резко отличаются по своим свойствам от нескальных грунтов. Скальные грунты практически несжимаемы при нагрузках, которые имеют место в гражданских и промышлен­ных зданиях и сооружениях.

2.24. Скальные грунты делятся на четыре группы: магматические, метаморфические, осадочные сцементированные и искусственные (преоб­разованные в природном залегании), в каждом из которых выделяются подгруппы, типы и виды в зависимости от условий образования, петрографического состава, структуры, текстуры и состава цемента. Разновидности скальных грунтов приведены в табл. 1 в зависимости от:

предела прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии R_c;

степени размягченности в воде, характеризуемой коэффициентом раз­мягчаемости k_sof (отношение пределов прочности на одноосное сжатие со­ответственно в водонасыщенном и воздушно-сухом состояниях);

степени засоленности для полускальных грунтов - суммарного содержания легко- и среднерастворимых солей в процентах от массы абсолютно сухого грунта;

степени растворимости в воде для осадочных сцементированных грунтов.

Таблица 1

2.25. Прочность скальных грунтов, характеризуемая пределом прочно­сти на одноосное сжатие R_c, изменяется в широких пределах и зависит от условий образования скальных пород, их минерального состава и состава цемента, а также от степени выветрелости.

Для характеристики степени снижения прочности скальных грунтов при водонасыщении необходимо определять коэффициент размягчаемос­ти в водеk_sof путем испытания образцов скальных грунтов в воздушно-су­хом и водонасыщенном состоянии. К скальным грунтам, значительно сни­жающим (до 2-3 раз) прочность при водонасыщении, относятся, например, глинистые сланцы, песчаники с глинистым цементом, алевролиты, аргиллиты, мергели, мелы.

2.26. Для скальных грунтов, растворяющихся в воде, необходимо указывать степень их растворимости, которая зависит от составов минеральных зерен и цемента. Магматические и метаморфические скальные грунты, а также осадочные сцементированные грунты с кремнистым цементом (кремнистые конгломераты, брекчии, песчаники и опоки) не растворяются в воде. К растворимым относятся скальные грунты, перечисленные в порядке возрастания степени их растворимости:

труднорастворимые - известняки, доломиты, известковистые конгломераты и песчаники;

среднерастворимые - мел, гипс, ангидрит, гипсоносные конгломераты;

легкорастворимые - каменная соль.

В результате фильтрации воды через трещины в растворимых скальных породах возможно образование карстовых полостей.

2.27. Скальные грунты, подвергаясь природным процессам выветрива­ния, теряют свою сплошность в залегании, становятся трещиноватыми, а затем разрушаются до кусков различной крупности, промежутки между которыми заполняются мелкозернистым материалом. В результате выветривания строительные свойства скального грунта ухудшаются.

Степень выветрелости скальных грунтов K_wr оценивается путем сопоставления плотности r образца выветрелой породы в условиях природного залегания с плотностью невыветрелой (монолитной породы) (табл. 2). Для магматических пород величина плотности монолитной породы может быть принята равной величине плотности частиц.

Таблица 2

2.28. Скальные искусственные грунты - закрепленные различными методами скальные выветрелые грунты и различные типы нескальных грунтов (крупнообломочных, песчаных и пылевато-глинистых).

Типы искусственного скального грунта соответствуют типам природного грунта до его закрепления, а виды выделяются по способу преобразования (закрепления) цементацией, силикатизацией, смолизацией, термическим способом и т.п. Разновидности этих грунтов выделяются так же, как для скальных природных грунтов.

2.29. Нескальные грунты разделяются на группы осадочных и искусственных грунтов, которые в свою очередь делятся на подгруппы согласно табл. 3.

Таблица 3

2.30. Крупнообломочные и песчаные грунты в зависимости от гранулометрического состава подразделяются на типы согласно табл. 4.

Таблица 4

Примечание. Для установления наименования грунта последовате­льно суммируются процента частиц исследуемого грунта: сначала крупнее 200 мм, затем крупнее 10 мм, далее крупнее 2 мм и т.д. Наименование грунта принимается по первому удовлетворяющему показателю в порядке расположения наименований в таблице.

2.31. Наименования частиц грунта в зависимости от их крупности принимаются по табл. 5.

Для установления наименования грунта после рассева пробы последовательно суммируются проценты содержания частиц различной крупности.

Таблица 5

Пример. Для песчаного грунта были получены результаты гранулометрического анализа, приведенные в табл. 6.

Таблица 6

Суммарный состав частиц крупнее 2 мм составляет 0 %, значит песок не гравелистый; суммарный состав частиц крупнее 0,5 мм составляет 14,9 %, значит песок не крупный; суммарный состав частиц крупнее 0,25 мм составляет 55,1 %, т.е. более 50 %, значит грунт относится к песку средней крупности.

2.32. Крупнообломочные грунты содержат заполнитель, к которому относят частицы размером менее 2 мм. Свойства крупнообломочного грунта в значительной степени зависят от вида и количества заполнителя (песчаный или пылевато-глинистый), а также его состояния.

Вид заполнителя и характеристики его состояния необходимо указывать, если песчаного заполнителя содержится более 40 %, а пылевато-глинистого - более 30 % общей массы абсолютно сухого грунта.

Для установления вида заполнителя из крупнообломочного грунта удаляют частицы крупнее 2 мм. Определяют следующие характеристики заполнителя: влажность, плотность, а для пылевато-глинистого заполнителя - дополнительно число пластичности и показатель текучести.

2.33. Крупнообломочные и песчаные грунты подразделяются по степени влажности S_r (доле заполнения объема пор грунта водой) согласно табл. 7.

Степень влажности S_r определяется по формуле

                                                       (2)

где- природная влажность грунта в долях единицы;

- плотность частиц грунта, г/см ³;

- плотность воды, принимаемая равной 1 г/см ³;

- коэффициент пористости грунта природного сложения и влажности.

По формуле (2) вычисляется степень влажности также пылевато-гли­нистых грунтов.

Таблица 7

2.34. Физические характеристики грунтов определяют по действующим ГОСТам. Формулы вычисляемых физических показателей приведены в табл. 8.

Таблица 8

Следует различать: плотность грунта- отношение массы грунта, включая массу воды в его порах, к занимаемому этим грунтом объему (г/см ³; т/м ³); плотность сухого грунта- отношение массы сухого грунта (исключая массу воды в его порах) к занимаемому этим грунтом объему (г/см ³; т/м ³); плотность частиц грунта - отношение массы сухого грунта (исключая массу воды в его порах) к объему твердой части этого грунта (г/см ³; т/м ³).

При расчетах оснований для величин, обозначающих отношение веса грунта к занимаемому им объему (Н/м ³, кН/м ³) следует использовать тер­мины: удельный вес грунта, удельный вес сухого грунтаи удельный вес частиц грунта.

Указанные удельные веса грунта определяют, умножая соответствующие плотности на ускорение свободного падения, м/с².

Пример. Плотность грунта, определенная экспериментально, составляетт/м ³. Необходимо вычислить удельный вес грунтадля определения расчетного сопротивления грунта основания или его несущей способности. Ускорение свободного падения составляетм/с². Тогда удельный вес грунта составиткН/м ³.

В табл. 9 приведены ориентировочные значения плотностей частицгрунтов, не содержащих водорастворимых солей и органических веществ.

Таблица 9

2.35. Пески по плотности сложения подразделяются на виды согласно табл. 10 в зависимости от значения коэффициента пористости е, определе­нного в лабораторных условиях по образцам, отобранным без нарушения природного сложения грунта или по величине сопротивления при зонди­ровании.

Таблица 10

Допускается определять плотность сложения песков и радиоизотопны­ми методами.

Отбор образцов грунта ненарушенного сложения производят в соотве­тствии с действующим ГОСТом.

Пример. Из слоя песка средней крупности отобрано 12 образцов ненарушенного сложения и определены коэффициенты пористости: 0,52; 0,53; 0,54; 0,55; 0,57; 0,57; 0,58; 0,58; 0,6; 0,6; 0,61; 0,61. В этом ряду часть значений позволяет отнести песок к плотному сложению, а другая часть - к сре­дней плотности. Если этот факт не связан с наличием в рассматриваемом слое песка линз, то необходимо вычислить среднее значение е, которое составляет 0,57. Следовательно, песок необходимо отнести к средней пло­тности.

2.36. Пылевато-глинистые грунты характеризуются преобладанием в их составе пылеватых и глинистых частиц, что обуславливает их связность. В этой подгруппе выделяются следующие типы грунтов: супеси, суглинки, глины, лессовые грунты и илы (табл. 11) в зависимости от числа пластичности , вычисляемого по формуле

                                                (3)

где и- влажности соответственно на границах текучести и раскатывания.

Таблица 11

Пример. Для слоя грунта было получено 10 определений числа пласти­чности, %: 10; 12; 12; 14; 15; 15; 17; 17; 18; 20. В этом ряду два значения (18 и 20) относятся к глинам, остальные - к суглинкам. Если указанные два значенияне связаны с наличием в слое суглинка линзы глины, то необходимо по всем опытным данным вычислить среднее значение . Оно равно 15, следовательно, грунт следует отнести к суглинку.

При наличии включений (частиц крупнее 2 мм) к указанным в табл. 11 типам грунтов должны прибавляться термины «с галькой» («со щебнем») или «с гравием» («с дресвой»), если содержание по массе включений сос­тавляет 15-25 %, и «галечниковые» («щебенистые») или «гравелистые» («дресвянистые»), если включений содержится более 25 до 50 % по массе.

2.37. Лессовые грунты выделены в подгруппе пылевато-глинистых грунтов в самостоятельный тип, как грунты, обладающие специфическими неблагоприятными свойствами.

Лессовые грунты характеризуются содержанием, как правило, более 50 % пылеватых частиц, преимущественно макропористой структурой, наличием солей, среди которых преобладают карбонаты кальция. Эти гру­нты при замачивания дают просадку под действием внешней нагрузки или собственного веса.

Лессовые грунты подразделяются по числу пластичности на супеси, суглинки и глины (см. табл. 11).

2.38. Ил - водонасыщенный современный осадок водоемов, образовавшийся при наличии микробиологических процессов, имеющий влажность, превышающую влажность на границе текучести, и коэффициент пористости е ³0,9.

Виды илов устанавливают по числу пластичности с учетом коэффициента пористости согласно табл. 12.

Таблица 12

Отличительным признаком илов является также наличие органического вещества в виде гумуса (полностью разложившиеся остатки растительных и животных организмов), содержание которого в илах, как правило, не превышает 10 %.

2.39. Пылевато-глинистые грунты различаются по консистенции, характеризуемой показателем текучести, согласно табл. 13.

Таблица 13

Показатель текучести определяется по формуле

                                                (4)

2.40. В пылевато-глинистых грунтах необходимо выделять просадочные грунты, которые под действием внешней нагрузки или собственного веса при замачивании водой дают дополнительную осадку (просадку).

Выделение просадочных грунтов производят по относительной просадочности. Грунты относятся к просадочным при.

При предварительной оценке к просадочным обычно относятся лессовые грунты со степенью влажности, для которых величина показателя, определяемого по формуле (5), меньше значений, приведенных в табл. 14:

                                                   (5)

где- коэффициент пористости грунта природного сложения и влажнос­ти;

- коэффициент пористости, соответствующий влажности на границе текучестии определяемый по формуле

                                                     (6)

гдеи- значения те же, что и в формуле (2).

Значения, приведенные в табл. 14 для отдельных регионов, могут быть уточнены на основе статистической обработки массовых данных.

Таблица 14

2.41. В пылевато-глинистых грунтах необходимо выделять набухающие грунты, которые при замачивании водой или химическими растворами увеличивается в объеме.

Выделение набухающих грунтов производят по относительному набуханию без нагрузки. Грунты относятся к набухающим при.

При предварительной оценке к набухающим от замачивания водой относятся грунты, для которых значение определяемого по формуле (5) показателя.

Показательне может служить обоснованием для назначения дополнительных строительных мероприятий для сооружений, возводимых на просадочных и набухающих грунтах.

2.42. Относительное набухание грунта в условиях свободного набухания определяется по формуле

                                            (7)

где- высота образца после его свободного набухания в условиях невозможности бокового расширения в результате замачивания до полного водонасыщения;

- начальная высота образца природной влажности.

Набухающие грунты в зависимости от величины относительного набухания без нагрузки подразделяются на:

слабонабухающие, если;

средненабухающие, если;

сильнонабухающие, если.

В зависимости от величины относительного набухания грунта в условиях свободного набухания назначается комплекс лабораторных и полевых исследований с целью определения характеристик набухающих грунтов.

Для расчетов деформаций набухания основания определяют относите­льное набухание при различных давлениях.

2.43. Набухающие грунты характеризуются величинами давления набухания влажности набухания и относительной усадки при высыхании.

За давление набухания принимается давление на образец грунта, замачиваемого и обжимаемого без возможности бокового расширения, при котором деформации набухания равны нулю.

За влажность набухания грунта принимается влажность, полученная после завершения набухания образца грунта, обжимаемого без возможности бокового расширения заданным давлением.

В полевых условиях относительное набухание грунтов определяют путем замачивания их в опытном котловане или в основании опытного фундамента.

При замачивании грунта в опытном котловане (размером не менее 10´ ´10 м) определяют подъем поверхности дна котлована и слоев грунта с по­мощью марок, устанавливаемых по глубине через 1-1,5 м. Для ускорения процесса набухания грунта устраивают дренажные скважины диаметром 100-200 мм, заполненные щебнем или гравием, расположенные на рассто­янии 2-3 м одна от другой.

Для определения относительного набухания в пределах сжимаемой то­лщи под опытными фундаментами размером не менее 1´1 м устанавлива­ются глубинные марки через 0,6-1 м. Давление по подошве опытных фундаментов составляет от 0,1 МПа (1 кгс/см²) до 0,2 МПа (2 кгс/см²).

2.44. Данные исследований песчаных и пылевато-глинистых грунтов должны содержать сведения о наличии примеси органических веществ. По относительному содержанию органического вещества песчаные и пы­левато-глинистые грунты подразделяются согласно табл. 15.

Таблица 15

Относительное содержание органических веществ в грунте определяет­ся как отношение их массы в образце грунта, высушенного при температуре 100-105°С, к массе образца.

2.45. Среди крупнообломочных, песчаных и пылевато-глинистых грунтов должны выделяться засоленные грунты, в которых суммарное содержание легкорастворимых и среднерастворимых солей не менее величин, указанных в табл. 16.

Таблица 16

Примечание. К легкорастворимым солям относятся: хлориды NaCl, KCl, CaCl₂, MgCl₂; бикарбонаты NaHCO₃, Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂; карбонат натрия Na₂CO₃; сульфаты магния и натрия MgSO₄, Na₂SO₄. К среднераство­римым солям относятся гипс CaSO₄×2H₂O.

Засоленные грунты следует выделять в особую группу, так как они при длительном замачивании способны давать суффозионную осадку вследст­вие выщелачивания солей.

2.46. Подгруппа биогенных грунтов включает следующие типы грунтов: сапропели, заторфованные грунты и торфы.

Сапропель - пресноводный ил, образовавшийся при саморазложении органических (преимущественно растительных) остатков на дне застойных водоемов (озер) и содержащий более 10 % по массе органических веществ; имеет коэффициент пористости, как правило, более 3, показатель текучести более 1.

По относительному содержанию органического вещества сапропели подразделяются согласно табл. 17.

Таблица 17

Заторфованные грунты - песчаные и пылевато-глинистые, содержащие в своем составе от 10 до 50 % по массе органических веществ. Типы этих грунтов устанавливают согласно табл. 4 и 11 после удаления органических веществ.

По относительному содержанию органического вещества заторфованные грунты подразделяются согласно табл. 18.

Таблица 18

Торф - органоминеральный грунт, образовавшийся в результате естес­твенного отмирания и неполного разложения болотных растений в условиях повышенной влажности при недостатке кислорода и содержащий 50 % и более органических веществ.

Торф по степени разложения органического вещества  подразделяется согласно табл. 19, а по степени зольности на нормально-зольные, если зольность менее 20 %; высокозольные, если зольность 20 % и более.

Таблица 19

Степень разложения торфа - отношение массы бесструктурной (полно­стью разложившейся) части, включающей гуминовые кислоты и мелкие частицы негумифицированных остатков растений к общей массе торфа.

Степень зольности торфа - отношение массы минеральной части торфа ко всей его массе в абсолютно сухом состоянии.

Торфы по условиям залегания подразделяются на открытые (низин­ные, верховые), погребенные и искусственно погребенные.

2.47. Искусственные нескальные грунты - уплотненные в природном залегании подразделяются на типы соответственно типам этих грунтов до уплотнения. Виды этих грунтов выделяются по способу преобразования природного грунта (укатка, трамбование, виброуплотнение, электроосмос, осушение дренами и т.п.).

2.48. Искусственные насыпные и намывные грунты включают типы от­сыпанных и намытых грунтов природного происхождения и отходов производственной и хозяйственной деятельности человека. Виды этих грунтов выделяются по степени уплотнения от собственного веса: слежавшиеся - процесс уплотнения закончился; неслежавшиеся - процесс уплотнения продолжается.

Ориентировочные периоды времени, необходимые для самоуплотнения насыпных грунтов от их собственного веса (процесс уплотнения зако­нчился), приведены в табл. 20.

Таблица 20

Насыпные грунты дополнительно подразделяют по однородности сос­тава и сложения на:

планомерно возведенные насыпи (обратные засыпки) и подсыпки (по­душки). Характеризуются практически однородным составом, сложением и равномерной сжимаемостью;

отвалы грунтов и отходов производств. Характеризуются практически однородным составом и сложением, но имеют неравномерную плотность и сжимаемость;

свалки грунтов, отходов производств и бытовых отходов. Характеризуются неоднородным составом и сложением, неравномерной плотностью и сжимаемостью, а также содержанием органических включений.

2.48. Грунты, имеющие отрицательную температуру и содержащие в своем составе лед, относятся к мерзлым грунтам, а если они находятся в условиях природного залегания в мерзлом состоянии непрерывно (без от­таивания) в течении многих (трех и более) лет - к вечномерзлым.

2.50(2.10). Основными параметрами механических свойств грунтов, определяющими несущую способность оснований и их деформации, являются прочностные и деформационные характеристики грунтов (угол внутреннего трения j, удельное сцепление с и модуль деформации грунтов Е, предел прочности на одноосное сжатие скальных грунтов R_c и т.п.). Допускается применять и другие параметры, характеризующие взаимоде­йствие фундаментов с грунтом оснований и установленные опытным путем (удельные силы пучения при промерзании, коэффициенты жесткости основания и пр.).

Примечание. Далее, за исключением специально оговоренных случаев, под термином «характеристики грунтов» понимаются не только механические, но и физические характеристики грунтов, а также упомянутые в настоящем пункте параметры.

Методы определения деформационных и

прочностных характеристик грунтов

2.51(2.11). Характеристики грунтов природного сложения, а также искусственного происхождения должны определяться, как правило, на основе их непосредственных испытаний в полевых или лабораторных условиях с учетом возможного изменения влажности грунтов в процессе строите­льства и эксплуатации сооружений.

2.52. Характеристики грунтов, необходимые для проектирования осно­ваний (модуль деформации Е, удельное сцепление с, угол внутреннего трения j), определяют, как правило, для природного состояния грунтов.

При проектировании оснований, сложенных не полностью водонасыщенными (S_r<0,8) пылевато-глинистыми грунтами и пылеватыми песками, следует учитывать возможность снижения их прочностных и деформационных характеристик вследствие повышения влажности грунтов в процессе строительства и эксплуатации сооружения.

2.53. Для определения прочностных характеристик (j и с) грунтов, для которых прогнозируется повышение влажности, образцы грунтов предварительно насыщаются водой до значений влажности, соответствующих прогнозу.

При определении модуля деформации в полевых условиях допускается проводить испытания грунта при природной влажности с последующей корректировкой полученного значения модуля деформации на основе ко­мпрессионных испытаний. Для этого проводятся параллельные компрессионные испытания грунта природной влажности и грунта, предварительно водонасыщенного до требуемого значения влажности. Полученный в лабораторных опытах коэффициент снижения модуля деформации грунта при его дополнительном водонасыщении используется для корректировки полевых данных.

2.54. Наиболее достоверными методами определения деформационных характеристик нескольких грунтов являются полевые их испытания статическими нагрузками в шурфах, дудках или котлованах с помощью плоских горизонтальных штампов площадью 2500-5000 см², а также в скважинах или в массиве с помощью винтовой лопасти-штампа площадью 600 см², выполняемые в соответствии с действующим ГОСТом. При этом применительно к рассматриваемым в Пособии методами расчета оснований по деформациям эталонным методом определения деформационных характеристик считаются указанные полевые испытания в шурфах, дудках или котлованах. Расчет модуля деформации грунтов по результатам их ис­пытаний с помощью плоского горизонтального штампа и винтовой лопас­ти-штампа проводится по приведенным в действующем ГОСТе формулам.

2.55. Модули деформации песчаных и пылевато-глинистых грунтов, не обладающих резко выраженной анизотропией их свойств в горизонтальном и вертикальном направлениях, могут быть определены их испытани­ями с помощью прессиометров в скважинах и плоских вертикальных шта­мпов (лопастных прессиометров) в скважинах или массиве, выполняемыми в соответствии с действующим ГОСТом с последующей корректировкой получаемых опытных данных. Корректировка этих данных должна осу­ществляться путем их сопоставления с результатами параллельно проводи­мых эталонных испытаний того же грунта с помощью плоских горизонта­льных штампов площадью 2500-5000 см², а при затруднительности проведения последних (больше глубины испытаний, водонасыщенные грунты) - с результатами испытаний винтовой лопастью-штампом площадью 600 см².

Указанные параллельные испытания обязательны при исследованиях грунтов для строительства зданий и сооружений I класса. Для зданий и со­оружений II-III классов допускается корректировать результаты испытаний грунтов прессиометрами или плоскими вертикальными штампами с помощью эмпирических коэффициентов, назначаемых в соответствии с указаниями действующего ГОСТа.

2.56. Модули деформации песчаных и пылевато-глинистых грунтов могут быть определены методом статического зондирования, выполняемым в соответствии с действующим ГОСТом, на основе сопоставления данных зондирования с результатами испытаний тех же грунтов штампами, указанными в п. 2.54. Проведение сопоставительных испытаний обязательно для зданий и сооружений I и II классов. Для зданий и сооружений III класса допускается определять модуль деформации только по данным статического зондирования в зависимости от удельного сопротивления грунта под наконечником зонда q_c, используя зависимости:

для печатных грунтов E=3q_c; для суглинков и глин E=7q_c.

2.57. Модули деформации песчаных грунтов (кроме пылеватых водонасыщенных) могут быть определены методом динамического зондирова­ния, выполняемым в соответствии с действующим ГОСТом, на основе сопоставления данных зондирования с результатами испытаний тех же грунтов штампами, указанными в п. 2.54. Проведение сопоставительных испытаний обязательно для зданий и сооружений I и II классов. Для зданий и сооружений III класса допускается определять модуль деформации песчаных грунтов при глубине их залегания до 6 м только по данным динамического зондирования в зависимости от условного динамического сопротивления грунта погружению зонда q_d, используя табл. 21.

Таблица 21

2.58. Для зданий и сооружений II и III классов допускается определять модули деформации пылевато-глинистых грунтов лабораторными метода­ми (в компрессионных приборах или приборах трехосного сжатия), выпо­лняемыми в соответствии с действующими ГОСТами с последующей кор­ректировкой получаемых опытных данных. Корректировка этих данных до­лжна осуществляться путем их сопоставления с результатами параллельно проводимых сопоставительных испытаний того же грунта штампами, как это указано в п. 2.54.

Сопоставительные испытания обязательны при исследованиях грунтов для строительства зданий и сооружений II класса. Для зданий и сооружений III класса при определении по результатам компрессионных испытаний модулей деформации пылевато-глинистых грунтов с показателем текучестидопускается использовать коэффициенты, приведенные в табл. 22 и полученные в результате статической обработки резу­льтатов массовых испытаний аллювиальных, делювиальных, озерных и озерно-аллювиальных четвертичных глинистых грунтов в компрессионных приборах и штампами. При использовании этих коэффициентов значение модуля деформации по компрессионным испытаниям следует определять в интервале давлений 0,1-0,2 МПа (1-2 кгс/см²).

Таблица 22

Примечание. Для промежуточных значений е допускается определять коэффициентпо интерполяции.

2.59. Наиболее достоверным методом определения прочностных хара­ктеристик нескальных грунтов являются полевые испытания на срез целиков в шурфах или котлованах, выполняемые в соответствии с действующим ГОСТом. Этот метод является эталонным применительно к рассматриваемым в Пособии методам Расчета оснований по несущей способности.

2.60. Для зданий и сооружений независимо от их класса для определения расчетного сопротивления грунта основания значения удельного сцепления с_II и угла внутреннего трения j_II могут быть получены путем испы­таний грунтов лабораторными методами (в срезных приборах или приборах трехосного сжатия), выполняемыми в соответствии с действующими ГОСТами.

Для зданий и сооружений I класса применительно к расчетам оснований по несущей способности получаемые лабораторными методами значения удельного сцепления с_I и угла внутреннего трения j_I должны уточняться путем их сопоставления со значениями прочностных характерис­тик, получаемыми по результатам параллельных полевых испытаний на срез целиков грунта.

2.61. При определении лабораторными методами прочностных характеристик крупнообломочных грунтов необходимо использовать срезные приборы и приборы трехосного сжатия, позволяющие испытывать образцы, у которых отношение диаметра к максимальному размеру крупнообломочных включений более 5.

2.62. Прочностные характеристики пылевато-глинистых грунтов с показателем текучести, для которых подготовка целиков для полевых испытаний или отбор образцов для лабораторных испытаний затрудните­льны, могут быть определены полевым методом вращательного среза в скважинах или в массиве, выполняемым в соответствии с требованиями действующего ГОСТа.

2.63. Прочностные характеристики песчаных и пылевато-глинистых грунтов могут быть определены методом статического зондирования, вы­полняемым в соответствии с действующим ГОСТом, на основе сопоставления данных зондирования с результатами испытаний тех же грунтов на срез указанными в пп. 2.59 и 2.60 методами. Проведение сопоставительных испытаний обязательно для зданий и сооружений I и II классов примените­льно к расчетам оснований по деформациям. В остальных случаях допускается определять угол внутреннего трения песчаных грунтов крупных, средней крупности и мелких, а также удельное сцепление и угол внутреннего трения четвертичных пылевато-глинистых грунтов только по данным статического зондирования в зависимости от удельного сопротивления под наконечником зонда q_c, используя таблицы 23 и 24.

Таблица 23

Таблица 24

2.64. Угол внутреннего трения песчаных грунтов (кроме пылеватых водонасыщенных) может быть определен методом динамического зондирования, выполняемым в соответствии с действующим ГОСТом, на основе сопоставления данных зондирования с результатами испытания тех же грунтов на срез, указанными в пп. 2.59 и 2.60 методами. Проведение сопо­ставительных испытаний обязательно для зданий и сооружений I и II классов применительно к расчетам оснований по несущей способности и для зданий и сооружений I класса применительно к расчетам по деформациям. В остальных случаях допускается определять угол внутреннего трения песчаных грунтов только по данным статического зондирования в зависимости от условного динамического сопротивления грунта погружению зонда q_d, используя табл. 25.

Таблица 25

2.65. Для зданий и сооружений II и III классов допускается определять прочностные характеристики песчаных и пылевато-глинистых грунтов полевыми методами поступательного и кольцевого среза в скважинах, выполняемыми в соответствии с действующим ГОСТом, с последующей корректировкой опытных данных. Корректировка этих данных должна осуществляться путем их сопоставления с результатами испытаний тех же грунтов на срез указанными в пп. 2.59 и 2.60 методами. Сопоставительные испытания обязательны при исследовании грунтов для строительства зданий и сооружений II класса.

2.66. Временное сопротивление при одноосном сжатии скальных грун­тов устанавливают в соответствии с действующими ГОСТом.

2.67. При определении характеристик грунтов, обладающих специфическими свойствами (просадочные, набухающие, биогенные и т.п.), следует учитывать дополнительные требования, изложенные в Пособии.

2.68(2.12). Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов устанавливаются на основе статистической обработки результатов испытаний по методике, изложенной в ГОСТ 20522-75.

2.69(2.13). Все расчеты оснований должны выполняться с использованием расчетных значений характеристик грунтов Х, определяемых по фор­муле

                                                          (8)

где- нормативное значение данной характеристики;

- коэффициент надежности по грунту.

Коэффициент надежности по грунтупри вычислении расчетных значений прочностных характеристик (удельного сцепления с, угла внутреннего трения j нескальных грунтов и предела прочности на одноосное сжатие скальных грунтов R_c, а также плотности грунта r) устанавливается в зависимости от изменчивости этих характеристик, числа определений и значения доверительной вероятности a.

Для прочих характеристик грунта допускается принимать.

Примечание. Расчетное значение удельного веса грунта определяется умножением расчетного значения плотности грунта на ускорение свободного падения.

2.70(2.14). Доверительная вероятность a расчетных значений характеристик грунтов принимается при расчетах оснований по несущей способности a = 0,95, по деформациям a = 0,85.

Доверительность вероятность a для расчета оснований опор мостов и труб под насыпями принимается согласно указаниям п. 124. При соответс­твующем обосновании для зданий и сооружений I класса допускается принимать большую доверительную вероятность расчетных значений ха­рактеристик грунтов, но не выше 0,99.

2.71(2.15). Количество определений характеристик грунтов, необходимое для вычисления их нормативных и расчетных значений, должно устанавливаться в зависимости от степени неоднородности грунтов основания, требуемой точности вычисления характеристики и класса здания и сооружения и указываться в программе исследований.

Количество одноименных частных определений для каждого выделенного на площадке инженерно-геологического элемента должно быть не менее шести. При определении модуля деформации по результатам испытаний грунтов в полевых условиях штампом допускается ограничиться результатами трех испытаний (или двух, если они отклоняются от среднего не более чем на 25 %).

2.72(2.16). Для предварительных расчетов оснований, а также для око­нчательных расчетов оснований зданий и сооружений II и III классов и опор воздушных линий электропередачи и связи независимо от их класса допускается определять нормативные и расчетные значения прочностных и деформационных характеристик грунтов по их физическим характерис­тикам.

Примечания: 1. Нормативное значение угла внутреннего трения j_n, удельного сцепления с_п и модуля деформации Е допускается принимать по табл. 1-3 рекомендуемого приложения 1. Расчетные значения характеристик в этом случае принимаются при следующих значениях коэффицие­нта надежности по грунту:

в расчетах оснований по деформациям;

в расчетах оснований по несущей способности для удельного сцепления -;

для угла внутреннего трения песчаных грунтов -;

для угла внутреннего трения пылевато-глинистых грунтов -.

2. Для отдельных районов допускается вместо таблиц рекомендуемого прил. 1 пользоваться согласованными с Госстроем СССР таблицами харак­теристик грунтов, специфических для этих районов.

3. Значения модулей деформации и прочностных характеристик грунтов, принимаемые по таблицам рекомендуется уточнять для зданий и соо­ружений II класса путем их сопоставления со значениями, определенными по результатам испытания грунтов штампами или испытаний на срез, указанными в пп. 2.54, 2.59 и 2.60 методами.

Нормативные значения прочностных и

деформационных характеристик грунтов

(приложение 1, рекомендуемое)

2.73(1 прил. 1). Характеристики грунтов, приведенные в табл. 26-28 (1-3 прил. 1) допускается использовать в расчетах оснований сооружений в со­ответствии с указаниями п. 2.72(2.16).

2.74(2 прил. 1). Характеристики песчаных грунтов в табл. 26 (1 прил. 1) относятся к кварцевым пескам с зернами различной окатанности, содержащими не более 20 % полевого шпата и не более 5 % в сумме различных смесей (слюда, глауконит и пр.), включая органическое вещество, независимо от степени влажности грунтов S_r.

2.75(3 прил. 1). Характеристики пылевато-глинистых грунтов в табл. 27-28 (2-3 прил. 1) относятся к грунтам, содержащим не более 5 % органичес­кого вещества и имеющим степень влажности S_r ³ 0,8.

2.76.(4 прил. 1). Для грунтов с промежуточными значениями е, против указанных в таблицах 26-28 (1-3 прил. 1), допускается определять значения с_п, j_п и Е по интерполяции.

Если значения е, I_L и S_r грунтов выходят за пределы, предусмотренные табл. 26-28 (1-3 прил. 1), характеристики с_п, j_п и Е следует определять по данным непосредственных испытаний этих грунтов.

Допускается в запас надежности принимать характеристики с_п, j_п и Е по соответствующим нижним пределам е, I_L и S_r табл. 26-28 (1-3 прил. 1), если грунты имеют значение е, I_L и S_r меньше этих нижних предельных значений.

2.77(5 прил. 1). Для определений значений с_п, j_п и Е по табл. 26-28 (1-3 прил. 1) используются нормативные значения е, I_L и S_r (п. 2.68(2.12)).

Таблица 26(1 прил. 1)

Нормативные значения удельного сцепления с_п, кПа (кгс/см²),

угла внутреннего трения j_п, град, и модуля деформации Е, МПа (кгс/см²), песчаных грунтов четвертичных отложений

Таблица 27 (2 прил. 1)

Нормативные значения удельного сцепления с_п, кПа (кгс/см²),

угла внутреннего трения j_п, град, пылевато-глинистых

нелессовых грунтов четвертичных отложений

Таблица 28 (3 прил. 1)

Нормативные значения модуля деформации

пылевато-глинистых нелессовых грунтов

Подземные воды

2.78. Подземные воды включают в себя воды зоны аэрации (почвен­ные, болотные, такыров, инфильтрующиеся, воды капиллярной каймы, верховодок, пленочные) и воды зоны насыщения (грунтовые, под- и межмерзлотные, надмерзлотные, межпластовые, трещинные, карстовые и т.д.). При строительном освоении территории и дальнейшей ее эксплуатации воздействию техногенных факторов в основном подвергаются воды зоны аэрации и грунтовые воды и реже - ниже залегающие водоносные горизонты. При этом следует учитывать развитие в данном районе таких неблагоприятных природных и инженерно-геологических процессов, как карст, оползание склонов, подземная суффозия и т.д.

Существенное положение уровня или напора подземных вод и возмо­жность его изменения в период строительства и последующей эксплуатации возводимых зданий и сооружений влияют на выбор типа фундамента и его размеров, а также на выбор водозащитных мероприятий и характер производства строительных работ.

При повышении уровня или напора подземных вод и влажности снижаются и прочностные характеристики глинистых и биогенных грунтов ос­нований, возникает просадка или набухание грунта, увеличивается степень морозной пучинистости и т.д. Все это может привести к дополните­льным деформациям, если здания и сооружения были запроектированы без учета изменений водонасыщения грунтов оснований, как того требуют существующие нормативные документы.

При понижении уровня или напора подземных вод могут также возникать дополнительные осадки пылевато-глинистых, биогенных и песчаных грунтов. Изменения уровня подземных вод часто ведут к формированию или интенсификации инженерно-геологических процессов (карст, оползни, суффозия и т.д.).

2.79(2.17). При проектировании оснований должна учитываться возможность изменения гидрогеологических условий площадки в процессе строительства и эксплуатации сооружения, а именно:

наличие или возможность образования верховодки;

естественные сезонные и многолетние колебания уровня подземных вод;

возможное техногенное изменение уровня подземных вод;

степень агрессивности подземных вод по отношению к материалам подземных конструкций и коррозионную активность грунтов на основе данных инженерных изысканий с учетом технологических особенностей производства.

2.80. Проведение вертикальной планировки, разработка котлованов, траншей и т.д. и последующая эксплуатация зданий, сооружений и застроенной территории в целом (в том числе эксплуатация систем водоснабжения и водоотведения) вызывают изменения гидрогеологических условий, что необходимо учитывать при проведении инженерных изысканий и про­ектирования.

Застроенная территория (населенный пункт или промышленное предп­риятие) является многокомпонентной и динамичной системой, постоянно изменяющейся как в процессе строительства и реконструкции зданий и сооружений, так и в процессе их эксплуатации. Поэтому выполнение количественных прогнозов, особенно долгосрочных (более одного года), из­менение гидрогеологических условий с необходимой точностью и надежностью, с необходимым учетом трудно предсказуемых возможных изменений условий питания и разгрузки подземных вод (например, фильтрации утечек из коммуникаций и вод поверхностного стока, изменения есте­ственной дренированности территории и т.д.), в настоящее время, как пра­вило, является проблематичным. Поэтому выполняемые прогнозы, особенно для отдельных зданий (сооружений), являются в основном оценочными, т.е. носят характер прогнозных оценок ¹. Это обстоятельство усугу­бляется отсутствием на большинстве застроенных территорий продолжительность наблюдений, причем для незастроенных территорий продолжительность наблюдений должна быть не менее года, а для застроенных - зна­чительно большей (3-5 и более лет).

¹ Прогнозная оценка - это прогноз без выполнения верификации, т.е. когда определение точности и достоверности прогноза невозможно или последние не отвечают требуемым.

2.81. При проектировании оснований отдельных зданий и сооружений учет изменений гидрогеологических условий площадки строительства дол­жен проводиться на основе ранее выполненных прогнозных оценок для более значительных, чем рассматриваемая площадь, участков территории (например, для проектирования системы инженерной защиты от опасных геологических процессов), ограниченных реками, ручьями и др. Естестве­нными границами, на которых принимаются соответствующие граничные условия. Гидрогеологические условия конкретной площади (например, формирование режима подземных вод) зависит не только от факторов, действующих непосредственно на данном участке территории. При отсутствии ранее выполненных прогнозных оценок, последние для отдельного здания или комплекса сооружений могут выполняться, учитывая незначительные объемы и малые сроки проведения инженерных изысканий, методом конкретной аналогии на основе имеющегося опыта для условий (природных и техногенных) конкретного объекта - эталона строительства и эксплуатации, для которого исследуемый объект является аналогом, или методом обобщенной аналогии по материалам, приведенным в пп. 2.98-2.104.

2.82. Для оценки возможности образования верховодки (в том числе техногенной), создания техногенных горизонтов подземных вод или техногенного изменения уровня подземных вод или техногенного изменения уровня подземных вод (в том числе грунтовых), оценки их температуры и химического состава, а также динамики влажности грунтов оснований (особенно просадочных, набухающих, пучинистых и засоленных) необходимо на планируемых под застройку территориях заблаговременно создавать сеть стационарных пунктов гидрологических наблюдений (наблюда­тельных скважин и пунктов наблюдений за динамикой влажности), расположенную определенным образом с учетом природных и техногенных ус­ловий.

2.83. Для определения состава гидрогеологических наблюдений и усло­вий размещения пунктов наблюдений следует учитывать необходимость оценки:

формирования и развития гидрогеологических процессов (подтопле­ния, карста, образования техногенных верховодок, суффозии, фильтрационного выпора, заболачивания и т.д.);

влияния подземных вод на формирование и развитие геологических процессов (оползней, оседания поверхности земли, пучения, просадки, набухания и т.д.);

эффективности работы водозаборов и дренажей;

загрязнения (в том числе теплового) и агрессивности подземных вод по отношению к материалу подземных конструкций;

изменения сейсмичности участков застроенной или застраиваемой территории для ее микрорайонирования в связи с возможным изменением уровня подземных вод и влажности грунтов;

действия режимообразующих факторов (естественных и искусственных) в зависимости от природных и техногенных условий;

связи поверхностных (в том числе вод поверхностного стока) и подземных вод;

величины дополнительной инфильтрации, вызывающей подъем уровней подземных вод, образование техногенных верховодок и техногенных горизонтов.

Организация и систематическое проведение на застроенной территории стационарных гидрологических наблюдений позволяет на основе осу­ществления постоянного контроля за изменениями режима подземных вод своевременно предупреждать возникновение и развитие неблагоприятных инженерно-геологических процессов.

2.84(2.18). Оценка возможных изменений уровня подземных вод на площадке строительства должна выполняться при инженерных изысканиях для зданий и сооружений I и II классов соответственно на срок 25 и 15 лет с учетом возможных естественных сезонных и многолетних колебаний этого уровня п. 2.89(2.19), а также степени потенциальной подтопляемости территории п. 2.94(2.20). Для зданий и сооружений III класса указанную оценку допускается не выполнять.

2.85. Для выполнения оценки возможных изменений уровня подземных вод на строительной площадке необходимо учитывать, что вновь возникающие режимообразующие факторы, изменяющие существующую структуру водного баланса территории, являются дополнительной техногенной нагрузкой на геологическую среду, а возникающие неблагоприятные последствия - подтопление, карст, оползни и т.д. - это реакция среды на действие указанных факторов. Поэтому достоверность выполняемых прогнозных оценок зависит прежде всего от того, насколько близко к дейс­твительности удается учесть возможные изменения техногенной нагрузки (при строительстве и дальнейшей эксплуатации как отдельных зданий и со­оружений, так и всей застраиваемой и застроенной территории в целом).

2.86. Все режимообразующие факторы должны рассматриваться в зависимости от масштаба воздействия (по территориальному признаку) на данную территорию (региональные и локальные), по условиям питания и разгрузки подземных вод (пополнение или отбор), по генезису (естествен­ные или искусственные), по активности воздействия на формирование ги­дродинамической обстановки (активные и пассивные), по характеру дейс­твия (случайные и детерминированные) (рис. 2). Кроме того, действие фа­кторов может различаться во времени (систематическое, периодическое и эпизодическое) и в пространстве (равномерное или неравномерное, спло­шное или спорадическое).

Рис. 2. Общая схема режимообразующих факторов

Региональные внешние факторы (по отношению к рассматриваемой территории) ведут к пополнению или отбору подземных вод и соответственно подъему или понижению их уровня. В первом случае - это подпор подземных вод от хранилищ, массивов орошения, крупных каналов, промышленных предприятий с большим потреблением воды, находящихся за пределами населенного пункта (главным образом, вверх по потоку подзе­мных вод), от крупных технологических накоплений, полей фильтрации и т.д.; во втором - это образование воронок депрессии в результате работы крупных водозаборов подземных вод, систем осушения шахтных полей, крупных карьеров, болот и т.д.

Региональные внутренние факторы (действующие в пределах рассматриваемой застраиваемой территории) ведут к пополнению или отбору по­дземных вод и соответственно подъему или понижению их уровня. В первом случае - это подпор подземных вод от подтопляющих близлежащих ТЭЦ, промышленных предприятий с мокрым технологическим процессом, водоемов, инфильтрация утечек из крупных коллекторов системы ка­нализации, фильтрация воды из городской арычной сети (для южных горо­дов страны), создание зон намывных и насыпных грунтов, в которых накапливаются подземные воды (верховодка, грунтовые и др.) и т.д. Во втором - это образование воронок депрессии от действия отдельных городских во­дозаборов, дренажных систем, систем осушения тоннелей метро, снижения уровня в реках при их регулировании (углублении, спрямлении и про­чистке).

Локальные факторы ведут к пополнению или отбору подземных вод и соответственно к подъему или понижению их уровня. В первом случае - это подпор от барражирующего действия заглубленных частей зданий и сооружений (в том числе от созданного свайного поля, в пределах которого резко снижаются фильтрационные свойства грунтов), от участков набе­режных, тоннелей, засыпанных оврагов, балок, от созданных отдельных участков насыпных и намывных грунтов, способствующих накоплению в них воды, инфильтрация утечек из водонесущих коммуникаций и вод поверхностного стока из-за его нарушения (недостатки вертикальной планировки) или из-за недостаточно развитой сети дождевой канализации (в том числе в период катастрофических осадков), накопление воды в грунтах об­ратных засыпок (траншеи и пазухи котлованов). Во втором случае - это об­разование воронок депрессии от действия одиночных водозаборных скважин и дрен (пластовой, кольцевой, линейной и т.д.).

2.87. В результате действия режимообразующих факторов при освоении территории и последующей ее эксплуатации происходит коренное из­менение водного режима, часто приводящее к возникновению неблагоп­риятных последствий для зданий и сооружений - деформациям, подтоплению подземных помещений, коррозии подземных конструкций, коммуни­каций и т.д. Схема техногенных изменений водного режима и их последствий на застраиваемых территориях приведена на рис. 3.

Рис. 3. Схема техногенных изменений водного режима

и их последствий на осваиваемых территориях

1 - факторы изменения режима; 2 - последствия изменения режима

2.88. Прогнозные оценки возможных изменений уровня (напора) подземных вод на площадке строительства сроком на 25 и 15 лет необходимо выполнять с учетом возможных изменений техногенных условий (застрой­ки и эксплуатации), характеристика которых должна быть отражена в техническом задании на производство изысканий. Указанные оценки выполняются изыскательской организацией совместно с проектной. Возможная достоверность и точность проведения оценки ограничивается полнотой и качеством исходного фактического материала (в том числе по техногенным условиям). При проведении изысканий под отдельные здания и соо­ружения оценки носят, как правило, весьма приближенный характер. При этом невозможно учесть влияние на формирование режима подземных вод не только сопредельных застроенных участков, но и особенности условий (природных и техногенных) самой строительной площадки, так как отсутствуют, как правило, стационарные наблюдения за подземными водами (при кратковременных изысканиях определяются только установившийся уровень в скважине, химический состав и температура воды на пе­риод проведения работ)

При строительстве ответственных зданий и сооружений для повышения достоверности прогнозных оценок возможных изменений гидрогеологических условий необходимо располагать длительными режимными наб­людениями для незастроенной территории (не менее года) за подземными водами на территории, значительно превышающей строительную площад­ку, ограниченной реками, ручьями и т.д. (граничные условия), а также выполнить необходимый комплекс опытно-фильтрационных работ и иметь соответствующие сроки производства инженерных изысканий, что должно быть специально отмечено в техническом задании заказчика. Однако значительная неопределенность величин возможных утечек из подзе­мных коммуникаций резко снижает точность выполняемых оценок.

2.89(2.19). Оценка возможных естественных сезонных и многолетних колебаний уровня подземных вод производится на основе данных многолетних режимных наблюдений по государственной стационарной сети Мингео СССР с использованием краткосрочных наблюдений, в том числе разовых замеров уровня подземных вод, выполняемых при инженерных изысканиях на площадке строительства.

2.90. При использовании материалов многолетних наблюдений Мингео СССР следует иметь в виду, что последние получены, как правило, для естественного (ненарушенного или слабонарушенного) режима подземных вод.

2.91. Для оценки возможных изменений уровней подземных вод, а так­же для разработки проектов зданий и сооружений и производства земляных работ необходимы следующие показатели естественного режима:

среднее многолетнее положение уровня подземных вод;

максимальный и минимальный уровни подземных вод за период наб­людений;

многолетняя амплитуда колебаний подземных вод;

амплитуда отклонения максимального и минимального уровней от среднемноголетнего значения;

продолжительность (сроки) стояния высоких (весенних и летне-осен­них) подземных вод.

2.92. При наличии только краткосрочных наблюдений (в том числе разовых замеров уровня подземных вод, выполняемых при инженерных изы­сканиях на площадке строительства) для приближенного определения указанных показателей естественного режима может быть использована методика Мингео СССР.

2.93. На одной и той же застроенной территории (населенный пункт или промышленная площадка) могут существовать участки с естественным (ненарушенным или слабонарушенным) и с искусственным режима­ми подземных вод, что связано с особенностями действия вновь возника­ющих режимообразующих факторов [пп. 2.84(2.18)-2.86]. такая неоднородность в режиме подземных вод в значительной степени затрудняет прог­нозную оценку возможных изменений режима и требует проведения соо­тветствующего районирования территории. Это позволяет проводить диф­ференцированную оценку потенциальной подтопляемости.

Естественный режим подземных вод - режим подземных вод в целом (уровенный, температурный, химический, для грунтов - влажностный) или одной из его составляющих компонент (элементов), в котором на рассматриваемой территории за расчетный период времени в результате доминирующего преимущественного действия естественных режимообразующих факторов (совместно с искусственными или без них) качественно новых закономерностей не возникает, а могут меняться или не меняться главным образом количественные показатели (параметры), что характеризует только степень нарушенности этого режима.

Искусственный режим подземных вод - режим подземных вод в целом (уровенный, температурный, химический, для грунтов - влажностный) или одной из его составляющих компонент (элементов), в котором на рассматриваемой территории за расчетный период времени в результате доминирующего преимущественного действия искусственных режимообразующих факторов (совместно с естественными или без них) возникают ка­чественно новые закономерности.

Отсюда следует, что на одной и той же площадке уровенный режим подземных вод может быть искусственным, а температурный - естественным. На одной и той же ограниченной территории или участке закономе­рности естественного и искусственного режима могут проявляться однов­ременно (комбинированный режим) или последовательно (цикличный ре­жим). Возможно и одновременное проявление комбинированного и циклического режимов (комплексный режим).

Выделение различных режимов подземных вод на застраиваемых территориях необходимо для оценки формирования конкретной гидродинамической обстановки и для повышения надежности выполняемых прогно­зных оценок.

2.94(2.20). Степень потенциальной подтопляемости территории должна оцениваться с учетом инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства и прилегающих территорий, конструкти­вных и технологических особенностей проектируемых и эксплуатируемых сооружений, в том числе инженерных сетей.

2.95. Застраиваемые территории по характеру (состоянию) их подтопления делятся на естественно и техногенно подтопленные (временно или постоянно) и неподтопленные, среди последних выделяются потенциально подтопляемые и потенциально неподтопляемые.

Подтопленные территории (естественно и техногенно) - это территории, на которых влажность грунтов или уровень подземных вод достигали или периодически (например сезонно) достигают критических (в зависимости от характера хозяйственного использования территории) величин при которых отсутствуют необходимые условия строительства или эксплу­атации как отдельных зданий и сооружений, так и территории в целом. Для создания этих условий на данной территории необходимо применение со­ответствующих защитных мероприятий.

Процесс формирования подтопления (строительного, в общем случае техногенного) - это инженерно-геологический процесс, проявляющийся на застраиваемых или застроенных территориях в определенных природных условиях под действием техногенных факторов (и частично естественных), при котором в результате нарушения водного режима за расчетный период времени происходит направленное повышение влажности грунтов или уровня подземных вод (в том числе в результате создания техногенных верховодок и горизонтов грунтовых вод) достигающее критических (предельных) величин, нарушающих необходимые условия строительства или эксплуатации отдельных зданий и сооружений или участков осваивае­мой (освоенной) территории. Это происходит как в результате прямого во­здействия на сооружения или территорию поднимающихся подземных вод или увеличивающейся влажности грунта, так и косвенного - из-за проявле­ния или интенсификации при этом процессов осадки, набухания, просадки, оползания склонов, карста, пучения и т.д., что приводит к деформациям грунтов оснований, а часто и самих сооружений еще задолго до непос­редственного подтопления отдельных сооружений и территории в целом.

При исследовании подтопления следует различать два периода времени:

в течении первого поднимающийся уровень подземных вод или увеличивающаяся влажность грунтов практически еще не оказывают влияния на строительство или эксплуатацию сооружения и территории, т.е. не достигли критических значений (Н_с или w_с);

в течении второго поднимающийся уровень подземных вод и увеличивающееся водонасыщение грунтов оказывают интенсивное отрицательное по своим последствиям влияние на строительство или эксплуатацию соо­ружений и территорий (после достижения критических значений (Н_с или w_с), т.е. после наступления подтопления).

Первый период определяется как расчетный Т_Р и принимается для I класса сооружений равным 25 годам, для II класса - 15 годам. Если за этот период уровень подземных вод или влажность грунта не достигнут значений Н_с или w_с, то территорию условию следует считать потенциально неподтопляемой и прогнозную оценку потенциальной подтопляемости впоследствии необходимо будет повторить с учетом произошедших за этот период времени изменений природных и техногенных факторов. В этот период происходит в основном формирование явления подтопления.

Во второй период идет только дальнейшее развитие явления подтопления, но этот период является наиболее опасным. Он характеризуется, с од­ной стороны, проявлением опасных для сооружений и территории после­дствий подтопления, а с другой - действием на застроенных или застраива­емых территориях различных защитных мероприятий.

Таблица 29

Таблица 30

2.96. Техногенное повышение уровня или напора подземных вод или повышение влажности грунтов определяется действием факторов подтопления:

активных - непосредственно вызывающих подтопление (например, инфильтрация утечек или поверхностных вод);

пассивных - не вызывающих подтопления непосредственно, но способ­ствующих его возникновению и развитию (например, нарушение поверхностного стока, гидрогеологические условия и т.п.).

Систематизация факторов подтопления приведена в п. 2.86.

Классификация региональных факторов подтопления, характер их дейс­твия во времени приведены в табл. 29, а локальных - в табл. 30.

Основными факторами подтопления являются: при строительстве - изменение условий поверхностного стока при вертикальной планировке, за­сыпке естественных дрен, производстве земляных работ; длительный разрыв между выполнением земляных работ и строительными работами (закладкой фундаментов, прокладкой коммуникаций и т.п.); при эксплуатации - инфильтрация утечек производственных вод (носящих, как правило, случайный характер), уменьшение испарения под зданиями и покрытиями, полив зеленых насаждений, инфильтрация вод поверхностного стока, нарушение условий подземного стока и т.п.

Основными природными условиями возникновения процесса строите­льного подтопления являются : наличие плохопроницаемых грунтов и про­слоек, относительно близкое расположение подземных вод и водоупора и низкая дренированность территории.

2.97. Потенциально подтопляемые территории - это такие территории (незастроенные или застроенные), на которых за расчетный срок п. 2.84 (2.18) возможно (с той или иной вероятностью и при соответствующих природных и техногенных условиях) в результате их строительного освоения или влажности грунтов до величин, вызывающих нарушения нормаль­ных условий эксплуатации зданий и сооружений или территории в целом. На подтопляемых территориях приходные статьи водного баланса преобладают над расходными.

Потенциально неподтопляемыми территориями являются такие, на которых вследствие благоприятных природных условий (наличие хорошо проницаемых грунтов большой мощности и относительно низкого положения подземных вод, высокой дренированности) и благоприятных техногенных условий (отсутствие или незначительные утечки из коммуникаций, отсутствие существенных нарушений условий формирования поверхност­ного стока и его перевода в подземный, незначительный барраж подземных вод подземными сооружениями, наличие соответствующих констру­кций подземных частей зданий, применение дренажей или других защитных мероприятий) заметного повышения влажности грунтов оснований и повышения уровня подземных вод не происходит, а если оно и происходит, что за расчетный период времени не достигает критических значений, т.е. не отражается на условиях строительства и эксплуатации зданий, соо­ружений, а также территории в целом.

2.98. При оценки потенциальной подтопляемости следует учитывать , что повышение уровня или влажности грунтов может происходить как на промышленных площадках, застроенных предприятиями с «мокрым» технологическим процессом, так и на площадках с «сухим» технологическим процессом (например, элеваторы, мукомольные заводы, предприятия электронной промышленности и т.д.).

При «мокром» технологическом процессе основными источниками подтопления являются искусственные, при «сухом» - главным образом, естественные источники.

В связи с этим следует различать группы предприятий по количеству потребляемой ими воды, от которого зависит объем возможных утечек. Классификация промышленных предприятий по удельному расходу (пот­реблению, включающему водоснабжение и водоотведение) воды приведе­на в табл. 31. Определение классификационной группы по табл. 31 может быть приближенно проведено и для городской застройки на основе оценки соответствующих удельных расходов воды.

Таблица 31

2.99. Потенциальная подтопляемость территории (возможная способность застроенной территории быть подтопленной за расчетный период времени по действием техногенных факторов в результате увеличения влажности грунтов и подъема уровня подземных вод до величины, нарушающей нормальные условия строительства и эксплуатации сооружений) находится в прямой зависимости от ее природных условий. В связи с этим в результате обобщения имеющихся материалов по подтопленным застроенным территориям выделены шесть основных типовых схем природных условий территорий, в основе которых лежат типовые литологические разрезы (геолого-литологические комплексы), в различной степени подтвержденные подтоплению (табл. 32).

Таблица 32

2.100. Наиболее подтопляемыми являются территории, сложенные слабопроницаемыми, фильтрационно-анизотропными, просадочными грунтами, а также застроенные сооружениями или предприятиями, потре­бляющими большое количество воды. Скорость повышения уровня подзе­мных вод, в том числе грунтовых, в первые 10 лет на таких территориях может достигать 0,5-1 м и более в год. Наименее подтопляемыми являются территории с глубоким залеганием грунтовых вод, сложенные хорошо проницаемыми грунтами и застроенные предприятиями с сухим технологическим процессом - здесь скорость подъема подземных вод не превышает 0,1 м в год.

2.101. В зависимости от сочетания схемы природных условий с группой предприятий по количеству потребляемой воды все территории промышленных предприятий по потенциальной подтопляемости разделяют на четыре типа (табл. 33).

Наибольшую вероятность значительного повышения уровня подземных вод или образования нового техногенного водоносного горизонта сле­дует ожидать на территориях I и II типов, например, на территории с близким залеганием водоупора, сложенной просадочными грунтами, при отсутствии естественных дрен и с проектируемой застройкой предприятиями химической, металлургической или энергетической промышленности (ТЭЦ), потребляющими большое количество воды. При этом следует учитывать существующее или возможное понижение уровня подземных вод под действием водозаборных скважин или дренажей. По табл. 33 для различных природных и техногенных условий определяются возможные (наиболее вероятные) скорости подъема грунтовых вод.

Таблица 33

Примечание. Для предприятий с малыми расходами воды (группа Д) учтена относительная площадь распространения грунтов с нарушенной структурой, обладающих более высокой фильтрационной способностью (относительная площадь планировочной подсыпки), и выделены подгруп­пы Д₁ - территория с относительной площадью подсыпки от 25 до 50 %; Д₂ - от 10 до 25 %; Д₃ - от 10 до 10 %.

2.102. Оценка потенциальной подтопляемости территории производит­ся на основании использования критерия потенциальной подтопляемости Р

                                                   (9)

где- уровень подземных вод до начала подтопления, определяемый по данным инженерных изысканий, м; отсчет ведется от поверхности земли;

- величина возможного (прогнозного) подъема подземных вод, м, в данной точке с координатамии в момент време­ни t (определяется на основе фильтрационных расчетов в соответс­твии с «Рекомендациями по прогнозу подтопления промышленных площадок грунтовыми водами» (ВОДГЕО, ПНИИИС, 1976) по данным имеющегося аналога или по табл. 33);

- величина дополнительного инфильтрационного питания или в данном случае техногенная нагрузка, м/сут на 1 м² территории, определяется (ориентировочно) на основе стационарных режимных наблюдений (основной способ) или по аналогии; в большинстве случаев носит случайный характер;

- критический подтопляющий уровень подземных вод, м, отсчет ведется от поверхности земли.