СНиП 2.02.02-85, часть 2

• часть 1
• часть 2
• часть 3
• часть 4
• часть 5
• часть 6

2. При определении расчетных характеристик tg и с _I,II по экспериментальным данным необходимо учитывать возможное несоответствие между условиями проведения испытаний и натурными условиями.

3. Для оснований сооружений III и IV классов, а также для оснований сооружений I и II классов на стадии технико–экономического обоснования строительства расчетные значения характеристик tg и с _I,II при обосновании допускается принимать по табл. 4 (с использованием аналогов, корреляционных связей и т.д.). Значения tg и с _I,II для оснований сооружений I и II классов на стадиях проекта и рабочей документации также при обосновании допускается принимать по табл. 4, если расчеты с использованием этих характеристик не определяют габариты сооружений.

2.17. Нормативные значения характеристик деформируемости массивов скальных грунтов (модуля деформации Е _n , коэффициента поперечной деформации , скоростей распространения продольных и поперечных волн и др.) следует определять как средние арифметические частных значений этих характеристик, полученных для данного инженерно–геологического элемента в отдельных испытаниях. Нормативные значения Е _n и допускается также определять исходя из корреляционной зависимости между статической (Е _n ) и динамической(или ) характеристиками, установленной при сопоставлении частных сопряженных значений этих характеристик, полученных в одних и тех же точках массива, расположенных в разных инженерно–геологических элементах исследуемого основания. При этом испытания для получения частных значений Е _n и должны проводиться методами статического нагружения массива скального грунта, а для получения частных значений или – динамическими (сейсмоакустическими или ультразвуковыми) методами.

Для оснований сооружений III и IV классов, а также для оснований сооружений I и II классов на стадии технико–экономического обоснования строительства при определении нормативных значений Е _n корреляционную зависимость с динамическими характеристиками допускается при обосновании принимать на основе обобщения данных испытаний для аналогичных инженерно–геологических условий.

2.18. Расчетные значения модуля деформации Е , если они используются в расчетах местной прочности основания, должны определяться по формуле (1). При этом коэффициент надежности по грунту , если нормативное значение Е _n установлено как среднее арифметическое частных значений, должен определяться в соответствии с требованиями ГОСТ 20522–75 при односторонней доверительной вероятности = 0,85. Из полученных двух значений должно приниматься меньшее. Если значение Е _n установлено по корреляционным зависимостям с динамическими показателями, следует принимать = 0,8.

Расчетные значения Е , если они используются в расчетах устойчивости, в расчетах основания по деформациям и в расчетах прочности сооружения, следует принимать равными нормативным.

При обосновании расчетные значения модуля деформации скальных массивов Е допускается определять на основе аналоговых корреляционных связей этой характеристики с характеристиками других свойств – водопроницаемостью, воздухопроницаемостью и др. При этом характеристики других свойств должны быть установлены по результатам испытаний в изучаемом скальном массиве.

Расчетные значения коэффициента поперечной деформации v следует принимать равными нормативным.

При обосновании расчетные значения v массивов скального грунта допускается определять по аналогам.

2.19. Нормативные значения коэффициента фильтрации k_n и удельного водопоглощения q_n следует определять как средние арифметические значений результатов, полученных при испытаниях, выполненных одинаковым методом в соответствии с ГОСТ 23278–78. В сложных гидрогеологических условиях (резко выраженная анизотропия фильтрационных свойств, карст, неопределенность граничных условий и др.) нормативное значение k_n следует определять по результатам испытаний в кусте скважин.

Испытания по определению k_n и q_n необходимо проводить с учетом напряженного состояния грунта в изучаемой зоне основания.

Расчетные значения коэффициента фильтрации k и удельного водопоглощения q следует принимать равными нормативным.

2.20. Нормативные значения критической скорости движения воды в трещинах (прослойках, тектонических зонах дробления) , как правило, следует определять по результатам суффозионных испытаний заполнителя трещин (прослоек, зон дробления).

Расчетные значения следует принимать равными нормативным.

Для оснований сооружений III и IV классов, а при обосновании – и для оснований сооружений I и II классов расчетные значения допускается определять расчетом в зависимости от геометрических характеристик трещин, вязкости фильтрующейся воды и физико–механических характеристик заполнителя трещин.

Расчетные значения (равные нормативным) критического градиента напора фильтрационного потока в направлении простирания рассматриваемой системы трещин следует определять расчетом в зависимости от геометрических характеристик трещин, вязкости воды и физико–механических характеристик заполнителя трещин.

2.21. Нормативные и расчетные значения коэффициентов упругой и гравитационной водоотдачи и следует определять в соответствии с п. 2.13 только по результатам испытаний в натурных условиях.

Таблица 4

2.22. Массивы скальных грунтов по степени трещиноватости, водопроницаемости, деформируемости, выветрелости, по нарушению сплошности и показателю качества RQD характеризуются данными, приведенными в рекомендуемом приложении 1.

2.23. По деформируемости и прочности в различных направлениях массивы скальных грунтов следует считать изотропными при коэффициенте анизотропии не более 1,5 и анизотропными при коэффициенте анизотропии более 1,5. Под коэффициентом анизотропии понимается отношение большего значения характеристики к меньшему в двух заданных направлениях.

3. РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ

3.1. Критерием обеспечения устойчивости сооружения, системы сооружение – основание и склонов (массивов) является условие

(3)

где F, R – расчетные значения соответственно обобщенных сдвигающих сил и сил предельного сопротивления или моментов сил, стремящихся повернуть (опрокинуть) и удержать сооружение;

– коэффициент сочетания нагрузок, принимаемый: для основного сочетания нагрузок – 1,0; для особого сочетания нагрузок – 0,9; для сочетаний нагрузок в периоды строительства и ремонта – 0,95;

– коэффициент условий работы, принимаемый по табл. 5 ;

– коэффициент надежности по степени ответственности сооружений, принимаемый равным 1,25, 1,20, 1,15 и 1,10 соответственно для сооружений I , II , III и IV классов.

Примечания: 1. При расчете устойчивости скальных склонов и откосов по предельным состояниям второй группы и следует принимать равными единице.

2. Устойчивость плотин из грунтовых материалов следует рассчитывать в соответствии с требованиями СНиП 2.06.05–84.

Таблица 5

3.2. При определении расчетных нагрузок коэффициенты надежности по нагрузкам следует принимать согласно требованиям СНиП II –50–74.

Примечания: 1. Коэффициенты надежности по нагру зкам следует принимать одинаковыми ( повышающими или понижающими) для всех проекций расчетной нагрузки.

2. B сe нагрузки от грунта (вертикальное давление от веса грунта, боковое давление грунта) следует, как правило, определять по расчетным значениям характеристик грунта , принимая при этом коэффициенты надежности по нагрузкам равными единице.

3.3. Расчеты устойчивости сооружений и грунтовых массивов следует, как правило, производить методами, удовлетворяющими всем условиям равновесия в предельном состоянии.

Допускается применять и другие методы расчета результаты которых проверены опытом проектирования, строительства и эксплуатации сооружений.

В расчетах устойчивости следует рассматривать все физически и кинематически возможные схемы потери устойчивости сооружений, систем сооружение – основание и склонов (массивов).

Примечания: 1. Расчеты следует выполнять для условий плоской или пространственной задачи. При этом условия пространственной задачи принимают, если l < 3 b или l < 3 h (для шпунтовых сооружений) или когда поперечное сечение сооружения, нагрузки, геологические условия меняются по длине l ₁ < 3 b (< 3 h ) где l и b – соответственно длина и ширина сооружения, h – высота сооружения с учетом углубления сооружения или шпунта в грунт основания, l ₁ – длина участка с постоянными характеристиками.

2. В расчетах устойчивости для условий пространственной задачи необходимо учитывать силы трения и сцепления по боковым поверхностям сдвигаемого массива грунта и сооружения. При этом следует, как правило, давление на боковые поверхности принимать равным давлению покоя, определяемому по указаниям СНиП II –55–79.

РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ СООРУЖЕНИЙ НА НЕСКАЛЬНЫХ ОСНОВАНИЯХ

3.4. В расчетах устойчивости гравитационных сооружений на нескальных основаниях следует рассматривать возможность потери устойчивости по схемам плоского, смешанного и глубинного сдвигов. Выбор схемы сдвига в зависимости от вида сооружения, классификационной характеристики основания, схемы загружения и других факторов производится по указаниям пп.3.5, 3.9 и 3.1 1.

Перечисленные схемы сдвига могут иметь место как при поступательной форме сдвига, так и при сдвиге с поворотом в плане.

Для сооружений, основанием которых являются естественные или искусственные откосы или их гребни, необходимо также рассматривать схему общего обрушения откоса вместе с расположенным на нем сооружением.

3 . 5 . Расчет устойчивости гравитационных сооружений (кроме портовых), основания которых сложены песчаными, крупнообломочными, твердыми и полутвердыми пылевато–глинистыми грунтами, следует производить только по схеме плоского сдвига при выполнении условия

(4)

В случаях, если основания сложены туго– и мягкопластичными пылевато–глинистыми грунтами, кроме условия (4) следует выполнять условия:

(5)

(6)

В формулах (4) – (6) :

– число моделирования;

– максимальное нормальное напряжение в угловой точке под подошвой сооружения (с низовой стороны);

b – размер стороны (ширина) прямоугольной подошвы сооружения, параллельной сдвигающей силе (без учета длины анкерного понура);

– удельный вес грунта основания, принимаемый ниже уровня воды с учетом ее взвешивающего действия;

N₀ – безразмерное число, принимаемое для плотных лесков равным 1, для остальных грунтов – равным 3. Для всех грунтов оснований сооружений I и II классов N₀ , как правило, следует уточнять по результатам экспериментальных исследований методом сдвига штампов в котлованах сооружений;

tg – расчетное значение коэффициента сдвига;

tg · с₁ – то же, что в п. 2.7;

– среднее нормальное напряжение по подошве сооружения;

– коэффициент степени консолидации;

k – коэффициент фильтрации ;

е – коэффициент пористости грунта в естественном состоянии;

t ₀ – время возведения сооружения;

а – коэффициент уплотнения;

– удельный вес воды;

h₀ – расчетная толщина консолидируемого слоя, принимаемая для сооружения с шириной подошвы b , на части которой b_d расположен дренаж, равной:

а) для однослойного основания:

при наличии водоупора, залегающего на глубине h ₁ ( h ₁ Н _c ; Н _c – см. п. 7.9 ) ,

(7)

при залегании в основании дренирующего слоя на глубине h ₁ ( h ₁ Н _c )

(8)

б) для двухслойного основания с толщинами слоев h ₁ и h ₂ :

при наличии водоупора и при k ₁ k ₂ ( h ₁ + h ₂ Н _c )

(9 )

при наличии дренирующего слоя на глубине h ₁ + h ₂ ( h ₁ + h ₂ Н _c )

(10)

Примечание. Указания настоящего пункта не распространяются на случаи, когда особенности конструкции сооружения и геологического строения основания, а также распределение нагрузок предопределяют глубинный сдвиг.

3.6. При расчете устойчивости сооружения по схеме плоского сдвига за расчетную поверхность сдвига следует принимать:

при плоской подошве сооружения – плоскость опирания сооружения на основание с обязательной проверкой устойчивости по горизонтальной плоскости сдвига, проходящей через верховой край подошвы ;

при наличии в подошве сооружения верхового и низового зубьев: при глубине заложения верхового зуба, равной или большей низового, – плоскость, проходящую через подошву зубьев, а также горизонтальную плоскость, проходящую по подошве верхового зуба ; при глубине заложения низового зуба более глубины заложения верхового зуба – горизонтальную плоскость, проходящую по подошве верхового зуба (при этом все силы следует относить к указанной плоскости, за исключением пассивного давления грунта со стороны нижнего бьефа, которое надлежит определять по всей глубине низового зуба);

при наличии в основании сооружения каменной постели – плоскости, проходящие по контакту сооружения с постелью и постели с грунтом ; при наличии у каменной постели заглубления в грунт следует рассматривать также наклонные плоскости или ломаные поверхности, проходящие через постель.

3.7. При расчете устойчивости сооружений по схеме плоского сдвига (без поворота) при горизонтальной плоскости сдвига R = R_pl и F в условии (3) следует определять по формулам:

( 11)

(12)

где R_pl – расчетное значение предельного сопротивления при плоском сдвиге;

Р – сумма вертикальных составляющих расчетных нагрузок (включая противодавление) ;

tg ,с₁ – характеристики грунта по расчетной поверхности сдвига, определяемые по указаниям разд. 2;

– коэффициент условий работы, учитывающий зависимость реактивного давления грунта с низовой стороны сооружения от горизонтального смещения сооружения при потере им устойчивости, принимаемый по результатам экспериментальных исследований; при их отсутствии значение следует принимать: для всех видов сооружений, кроме портовых. – 0,7, для портовых – 1;

, – соответственно расчетные значения горизонтальных составляющих силы пассивного давления грунта с низовой стороны сооружения и активного давления грунта с парковой стороны, определяемые по указаниям СНиП II –55–79; при определении , ниже уровня воды следует учитывать ее взвешивающее действие на грунт, а также влияние фильтрационных сил;

А _g – площадь горизонтальной проекции подошвы сооружения, в пределах которой учитывается сцепление;

R_g – горизонтальная составляющая силы сопротивления свай, анкеров и т. д.;

F – расчетное значение сдвигающей силы ;

– суммы горизонтальных составляющих расчетных значений активных сил, действующих соответственно со стороны верховой и низовой граней сооружения, за исключением активного давления грунта.

Примечания: 1.В случае наклонной плоскости сдвига при определении R_pl и F силы проектируются на эту плоскость и на нормаль к ней.

2. Для вертикально– и наклонно–слоистых оснований tg · и с₁ следует определять по обязательному приложению 5 как средневзвешенные значения характеристик грунтов всех слоев с учетом перераспределения нормальных контактных напряжений между слоями пропорционально их модулям деформации.

3. Под низовой стороной сооружения понимается та, в направлении которой проверяется возможность сдвига.

4. Для портовых сооружений I класса величины tg · и с₁ по контакту сооружения с каменной постелью следует определять по результатам экспериментальных исследований. Для портовых сооружений II–IV классов, а также I класса на стадии технико–экономического обоснования строительства допускается принимать по контакту сооружение – каменная наброска – tg = 0,6, с₁ = 0, по поверхности сдвига внутри каменной наброски – tg = 0,85, с₁ = 0.

5. При наличии постели под сооружением пассивное давление грунта, как правило, следует определять только ниже подошвы сооружения с учетом веса вышележащего грунта.

3.8. В случае, если расчетная сдвигающая сила F приложена с эксцентриситетом в плоскости подошвы е _F , расчет устойчивости сооружений следует производить по схеме плоского сдвига с поворотом в плане ( l и b – размеры сторон прямоугольной подошвы сооружения). Эксцентриситет е _F и силу предельного сопротивления сдвигу при плоском сдвиге с поворотом R_pl,t следует определять по указаниям, приведенным в рекомендуемом приложении 6.

3.9. Расчет устойчивости сооружений по схеме смешанного сдвига следует производить для сооружений на однородных основаниях во всех случаях, если не соблюдаются условия, приведенные в п. 3.5. При этом сопротивление основания сдвигу следует принимать равным сумме сопротивлений на участках плоского сдвига и сдвига с выпором (черт. 1). Сила предельного сопротивления при расчете устойчивости сооружений по схеме смешанного сдвига R_com при поступательной форме сдвига определяется по формуле

(13)

где – то же, что в формуле (5);

tg · и с₁

b ₁ ,b ₂ – расчетные значения ширины участков подошвы сооружения, на которых происходят сдвиг с выпором и плоский сдвиг;

– предельное касательное напряжение на участке сдвига с выпором, определяемое в соответствии с указаниями рекомендуемого приложения 7;

l – размер стороны прямоугольной подошвы сооружения, перпендикулярной сдвигающей силе.

Черт. 1. Схема к расчету несущей способности основания и устойчивости сооружения при смешанном сдвиге

аб – участок плоского сдвига; бв – участок сдвига с выпором; бвгдб– зона выпора

Значения b ₁ следует определять в зависимости от s _max ( с низовой стороны) по черт. 2. При эксцентриситете е _p нормальной силы Р в сторону нижнего бьефа в формуле (13) вместо b , b ₁ и b ₂ следует принимать b ^¢ , b ₁ ^¢ и b ₂ ^¢ (где b ' = b – 2 е _p , а ); эксцентриситет в сторону верхнего бьефа в расчетах не учитывается.

Для портовых сооружений расчеты устойчивости по схеме смешанного сдвига допускается не производить.

Черт. 2. Графики для определения ширины участка подошвы сооружения b ₁ , на котором происходит сдвиг с выпором грунта основания

а – для грунтов с коэффициентом сдвига tg > 0,45; б – то же, при tgy _I <0,45; – среднее нормальное напряжение в подошве сооружений, при котором происходит разрушение основания от одной вертикальной нагрузки ( определяется по рекомендуемому приложению 5 ; ).

3.10. При смешанном сдвиге с поворотом в плане предельная сдвигающая сила принимается равной , где – коэффициент, определяемый по указаниям рекомендуемого приложения 6, – то же, что в формуле (13).

3.11. Расчет устойчивости сооружений по схеме глубинного сдвига следует производить:

а) для всех типов сооружений, несущих только вертикальную нагрузку, а для портовых сооружений – независимо от характера нагрузки;

б) при невыполнении требований п. 3.5 для сооружений, несущих вертикальную и горизонтальную нагрузки и расположенных на неоднородных основаниях.

3.12. Расчет устойчивости гравитационных сооружений (кроме портовых) по схеме глубинного сдвига допускается производить по рекомендуемому приложению 7.

Расчет устойчивости портовых сооружений, как правило, следует производить двумя методами, исходя из поступательного перемещения сдвигаемого массива грунта вместе с сооружением по ломаным плоскостям сдвига и из вращательного их перемещения по круглоцилиндрической поверхности сдвига в соответствии с рекомендуемым приложением 8, а при специальном обосновании – одним из указанных методов.

При использовании обоих методов определяющими являются результаты расчета устойчивости по тому методу, по которому условие (3) показывает меньшую надежность сооружения.

3.13. При расчете устойчивости сооружений на основаниях, сложенных пылевато–глинистыми грунтами со степенью влажности S _r 0,85 и коэффициентом степени консолидации < 4 (см. п. 3.5), следует принимать характеристики грунта tg и с _I , соответствующие его степени консолидации, или вводить в расчет поровое давление (определяемое экспериментальным или расчетным путем) при характеристиках грунта, соответствующих его стабилизированному состоянию.

РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ СООРУЖЕНИЙ НА СКАЛЬНЫХ ОСНОВАНИЯХ

3.14. Расчеты устойчивости сооружений на скальных основаниях, скальных откосов и склонов следует выполнять по схеме сдвига по плоским или ломаным расчетным поверхностям. Для бетонных и железобетонных сооружений на скальных основаниях следует также рассматривать схему предельного поворота (опрокидывания) с разрушением основания под низовой гранью сооружения. При этом определяющими являются результаты расчета по той схеме, которая по условию (3) показывает меньшую надежность сооружения (откоса, склона).

При плоской расчетной поверхности сдвига следует учитывать две возможные схемы нарушения устойчивости:

поступательный сдвиг;

сдвиг с поворотом в плане.

При ломаной расчетной поверхности сдвига следует учитывать три возможные расчетные схемы:

сдвиг вдоль ребер ломаной поверхности (продольный);

сдвиг поперек ребер ломаной поверхности (поперечный);

сдвиг под углом к ребрам ломаной поверхности сдвига (косой).

Выбор схемы нарушения устойчивости сооружения или откоса (склона) и определение расчетных поверхностей сдвига следует производить, используя данные анализа инженерно–геологических структурных моделей, отражающих основные элементы трещиноватости скального массива (ориентировку, протяженность, мощность, шероховатость трещин, их частоту и т.д.) и наличие ослабленных прослоек и областей.

3.15. При расчете устойчивости сооружений и скальных откосов (склонов) по схеме поступательного и продольного сдвигов величины, входящие в условие (3), необходимо определять по формулам:

; (14)

, (15)

где F, R – то же, что в формуле (3);

Т – активная сдвигающая сила (проекция равнодействующей расчетной нагрузки на направление сдвига);

P _i – равнодействующая нормальных напряжений (сил), возникающих на i –м участке поверхности сдвига от расчетных нагрузок;

R _g – сила сопротивления, ориентированная против направления сдвига, возникающая от анкерных усилий и т.д.;

п – число участков поверхности сдвига, назначаемое с учетом неоднородности основания по прочностным и деформационным свойствам;

, – расчетные значения характеристик скальных грунтов для i –го участка расчетной поверхности сдвига, определяемые в соответствии с требованиями п. 2.16;

A _i – площадь i–го участка расчетной поверхности сдвига;

E_i – расчетная сила сопротивления упорного массива (обратной засыпки), определяемая по указаниям п. 3.16.

3.16. Расчетное значение силы сопротивления упорного массива или обратных засыпок следует определять по формуле

, ( 16)

где – расчетное значение силы пассивного сопротивления.

Для обратных засыпок и упорных массивов без выраженных поверхностей ослабления определяется по указаниям СНиП II- 55–79. Для упорного массива, содержащего поверхности ослабления, по которым данный массив может быть сдвинут, значение следует определять без учета характеристик tg и с по упорной грани по формуле

(17)

где Q – вес призмы выпора;

А – площадь поверхности сдвига призмы выпора;

– угол наклона поверхности сдвига (плоскости ослабления) призмы выпора к горизонту;

, – расчетные значения характеристик грунтов по поверхности сдвига (выпора);

– коэффициент условий работы, принимаемый в зависимости от соотношения модулей деформации грунта упорного массива (обратной засыпки) Е _s и основания E_f :

при 0,8 = 0,7;

при 0, 1 = ;

при 0,8 > > 0, 1 определяется линейной интерполяцией;

Е _r – давление покоя, определяемое по формуле

E _r (18)

где – удельный вес грунта упорного массива;

v – коэффициент поперечной деформации грунта упорного массива;

h – высота упора на контакте с сооружением или откосом.

Примечания: 1. Сопротивление упорного массива следует учитывать только в случае обеспечения плотного контакта сооружения или откоса с упорным массивом,

2. Сила Е _p,d принимается горизонтальной независимо от наклона упорной грани массива.

3.17. При расчете устойчивости сооружений и скальных откосов (склонов) по схеме сдвига с поворотом в плане следует учитывать возможное уменьшение сопротивления сдвигу R против значений сил, устанавливаемых в предположении поступательного движения. При этом корректировку значений R допускается производить в соответствии с требованиями рекомендуемого приложения 6.

3.18 . Расчеты устойчивости сооружений и скальных откосов (склонов) по схеме поперечного сдвига следует производить, как правило, расчленяя призму обрушения (сдвига) на взаимодействующие элементы.

Расчленение призмы обрушения (сдвига) на элементы производится в соответствии с характером поверхности сдвига, структурой скального массива призмы и распределением действующих на нее сил. В пределах каждого элемента по поверхности сдвига характеристики прочности скального грунта принимаются постоянными.

Выбор направлений расчленения призмы обрушения на элементы и расчетного метода следует производить с учетом геологического строения массива. При наличии пересекающих призму обрушения (сдвига) поверхностей ослабления, по которым возможно достижение предельного равновесия призмы, плоскости раздела между элементами следует располагать по этим поверхностям ослабления.

3.19. Расчеты устойчивости по схеме косого сдвига следует выполнять в тех случаях, когда направление смещения массива не совпадает с направлением ребра (ребер) пересечения плоскостей сдвига, например, при расчетах устойчивости береговых упоров арочных плотин и подобных массивов.

3.20. При расчетах устойчивости бетонных сооружений по схеме предельного поворота (опрокидывания) следует проверять возможность потери бетонным сооружением устойчивости вследствие нарушения прочности основания на смятие под низовой гранью сооружения при его повороте или наклоне, вызванном действием опрокидывающих сил. При этом необходимо выполнять условие

• часть 1
• часть 2
• часть 3
• часть 4
• часть 5
• часть 6