Свод правил СП 23.13330.2011 Основания гидротехнических сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.02-85.
СП 23.13330.2011
СВОД ПРАВИЛ
ОСНОВАНИЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ
Foundation of hydraulic structures
Актуализированная редакция
___________________________________________________________
Дата введения 2011-05-20
Предисловие
Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила разработки - постановлением Правительства Российской Федерации от 19 ноября 2008 г. N 858 "О порядке разработки и утверждения сводов правил".
Сведения о своде правил
1 ИСПОЛНИТЕЛЬ - ОАО "ВНИИГ им.Б.Е.Веденеева"
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики
4 УТВЕРЖДЕН приказом Министерства регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от 28 декабря 2010 г. N 824 и введен в действие с 20 мая 2011 г.
5 ЗАРЕГИСТРИРОВАН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт). Пересмотр СП 23.13330.2010.
Информация об изменениях к настоящему своду правил публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минрегион России) в сети Интернет
ВНЕСЕНЫ правки на основании информации об опечатках, опубликованной в Информационном Бюллетене о нормативной, методической и типовой проектной документации N 8, 2011 г.
ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное и введенное в действие приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 21 декабря 2017 г. N 1697/пр c 22.06.2018
1 Область применения
Требования настоящего свода правил распространяются на проектирование оснований гидротехнических сооружений всех классов согласно СП 58.13330, в том числе гравитационных, арочных и контрфорсных плотин, подпорных стенок, шлюзов, шельфовых и портовых сооружений, естественных склонов и искусственных откосов на участках расположения гидротехнических сооружений.
В своде правил даются классификация грунтов и их физико-механические характеристики, инженерно-геологическая и расчетная схематизация оснований, методы расчетов устойчивости оснований, напряженно-деформированного состояния, суффозионной прочности. Также установлены методы контроля качества подготовки оснований, методика наблюдений за поведением оснований в процессе эксплуатации и инженерные мероприятия по повышению надежности оснований.
Свод правил не распространяется на проектирование подземных гидротехнических сооружений.
2 Нормативные ссылки
В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:
ГОСТ 5180-2015 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик
ГОСТ 12071-2014 Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов
ГОСТ 12248-2010 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости
ГОСТ 19912-2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием
ГОСТ 20276-2012 Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости
ГОСТ 20522-2012 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний
ГОСТ 22733-2016 Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности
ГОСТ 23278-2014 Грунты. Методы полевых испытаний проницаемости
ГОСТ 25100-2011 Грунты. Классификация
ГОСТ Р 22.0.01-2016 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Основные положения
ГОСТ Р 22.1.02-95 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование. Термины и определения
СП 14.13330.2014 "СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах" (с изменением N 1)
СП 22.13330.2016 "СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений"
СП 58.13330.2012 "СНиП 33-01-2003 Гидротехнические сооружения. Основные положения" (с изменением N 1)
Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
3 Термины и определения
В настоящем своде правил приняты термины с соответствующими определениями:
3.1 водоупор: Слой грунта, водопроницаемостью которого можно пренебречь по сравнению с водопроницаемостью выше или ниже залегающего грунта, в котором имеет место фильтрация.
(Введен дополнительно, Изм. N 1).
3.1а грунт: Породы, почвы, техногенные образования, представляющие собой многокомпонентную и многофазную геологическую среду и являющиеся объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
3.2 давление грунта активное: Силовое воздействие грунта на ограждающие конструкции в состоянии предельного равновесия, соответствующее стадии образования поверхности обрушения, при котором конструкция смещается по направлению от грунта.
3.3 давление грунта пассивное: Силовое воздействие грунта на ограждающую конструкцию в состоянии предельного равновесия, соответствующее стадии образования поверхности выпора, когда конструкция смещается по направлению к грунту.
3.4 дренаж: Устройство для частичного или полного перехвата фильтрационного потока в основании, а также на прилегающей к сооружению территории, сбора и отвода профильтровавшихся вод.
3.5 инженерно-геологическая модель: Схематизированное отображение размещения в области влияния сооружения инженерно-геологических элементов, наделенных постоянными нормативными и расчетными значениями характеристик.
3.6 инженерно-геологический элемент (ИГЭ): Объем грунта одного возраста, происхождения и вида, характеристики свойств которого в пределах выделенного элемента являются статистически однородными и изменяются случайно (незакономерно) либо если наблюдающейся закономерностью можно пренебречь.
3.7 местная прочность: Свойство грунта, не разрушаясь, воспринимать нагрузки и воздействия в локальных областях системы "сооружение-основание".
3.8 надежность системы "сооружение-основание": Способность системы выполнять заданные функции.
3.9 напряженно-деформированное состояние (НДС) сооружения и/или основания: Пространственное распределение напряжений и деформаций в системе "сооружение-основание", развивающихся в процессе их взаимодействия.
3.10 несущая способность основания: Способность грунта основания выдерживать максимальную нагрузку, передаваемую на него сооружением, без развития поверхностей скольжения, приводящих к разрушению оснований и полной непригодности сооружений к эксплуатации.
3.11 оползень: Неустойчивый массив грунта, смещающийся по откосу или склону.
3.12 основание гидротехнического сооружения: Естественная или искусственно сформированная (техногенная) грунтовая толща, находящаяся под подошвой сооружения или вмещающая его фундамент, водоупорные элементы и дренажные устройства.
3.13 ползучесть грунта: Процесс длительного деформирования грунта во времени под действием постоянной нагрузки.
3.14 предельное равновесие системы "сооружение-основание": Состояние системы, при котором незначительное увеличение внешней нагрузки или незначительное уменьшение прочностных свойств грунта приводит к нарушению установившегося равновесия, вызывает потерю устойчивости грунта со значительным нарастанием смещений, сопровождающуюся выпором грунта из-под подошвы сооружения.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
3.15 предельное состояние (прочность) грунта: Состояние грунта в точке, при котором касательные и нормальные напряжения в элементе грунта связаны критерием прочности (Кулона, Кулона-Мора, Мизеса-Шлейхера и т.д.), а деформации сдвига могут развиваться неограниченно.
3.16 прочность грунта длительная: Прочность грунта при длительном действии нагрузки.
3.17 расчетный грунтовый элемент (РГЭ): Объем грунта, в пределах которого нормативные и (или) расчетные значения характеристик грунта принимаются постоянными или закономерно изменяющимися по направлению.
3.18 расчетная геомеханическая модель основания объекта: Совокупность расчетных грунтовых элементов в рассматриваемой области основания, построенная на базе инженерно-геологической модели.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
3.19 сопротивление недренированному сдвигу: Максимальное сопротивление грунта сдвигающей нагрузке в условиях отсутствия дренирования.
3.19а суффозионная устойчивость: Сохранение частицами грунта своего первоначального положения при воздействии на них фильтрационного потока.
(Введен дополнительно, Изм. N 1).
3.20 суффозия: Перемещение фильтрационным потоком внутри грунта его отдельных частиц или их вынос, или растворение содержащихся в грунте водорастворимых структурообразующих минералов.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
3.21 термокарст: Процесс вытаивания подземных льдов с последующей осадкой грунта, приводящей к образованию отрицательных форм рельефа или микрорельефа (блюдца, воронки, впадины, западины, котловины).
3.22 фильтрационная прочность: Способность основания сопротивляться деструктивному воздействию фильтрационного потока.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
3.23 фильтрация: Движение воды в грунтах и пористых средах.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
4 Общие положения
4.1 Проектирование оснований гидротехнических сооружений следует выполнять на основе:
результатов инженерно-геологических, геокриологических и гидрогеологических изысканий и исследований, содержащих данные о структуре, составе, физико-механических и теплофизических характеристиках элементов массива грунта, напорах, уровнях и химическом составе подземных вод, областях их питания и дренирования, наличии мерзлоты и т.д.;
данных о сейсмической активности района возведения сооружения;
опыта возведения аналогичных гидротехнических сооружений в сходных инженерно-геологических и климатических условиях;
данных, характеризующих возводимое гидротехническое сооружение (назначение, класс, тип, конструкция, размеры, порядок возведения, действующие нагрузки, воздействия, условия эксплуатации и т.д.);
учета социально-экономических условий района строительства;
технико-экономического сравнения вариантов проектных решений, обеспечивающего принятие оптимального варианта с рациональным использованием прочностных, деформационных или других свойств грунтов основания и материалов возводимого сооружения при наименьших приведенных затратах и выполнении требований безопасности - технической, социальной и экологической.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
4.2 При проектировании оснований гидротехнических сооружений должны быть предусмотрены решения, обеспечивающие безопасность, надежность, долговечность и экономичность сооружений, а также охрану окружающей среды на всех стадиях их строительства и расчетного срока эксплуатации. Для этого при проектировании следует выполнять:
оценку инженерно-геологических условий в области взаимодействия проектируемого сооружения с геологической средой и прогноз их изменения в строительный и эксплуатационный периоды;
расчет несущей способности основания и устойчивости сооружения;
расчет местной прочности основания;
расчет устойчивости естественных склонов и искусственных откосов, примыкающих к сооружению;
расчет деформаций системы "сооружение-основание" в результате действия собственного веса сооружения, давления воды, грунта, сейсмических воздействий и т.п. и изменения строения и свойств грунтов в процессе строительства и эксплуатации сооружения, в том числе с учетом их промерзания и оттаивания;
расчет фильтрационной прочности основания, противодавления воды на сооружение и фильтрационного расхода, а также при необходимости - объемных фильтрационных сил и изменения фильтрационного режима при изменении напряженного состояния основания;
разработку инженерных мероприятий, обеспечивающих несущую способность оснований и устойчивость сооружения, требуемую долговечность сооружения и его основания, а также, при необходимости, уменьшение перемещений, изменений напряженно-деформированного состояния системы "сооружение-основание", снижение противодавления и фильтрационного расхода;
разработку мероприятий, направленных на сохранение благоприятной окружающей среды или улучшение экологической обстановки по сравнению с существующей;
разработку разделов деклараций безопасности, касающихся надежности оснований.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
4.3 Для обоснования надежности и безопасности гидротехнических сооружений необходимо выполнять расчеты гидравлического, фильтрационного и температурного режимов, а также напряженно-деформированного состояния системы "сооружение-основание" на основе применения современных главным образом численных методов механики сплошной среды с учетом реальных свойств материалов и пород оснований.
Обеспечение надежности системы "сооружение-основание" должно обосновываться результатами расчетов по методу предельных состояний их прочности (в том числе фильтрационной), устойчивости, деформаций и смещений. Основополагающим условием обеспечения надежности при этом является условие
(Измененная редакция, Изм. N 1).
4.4 Нагрузки и воздействия на основание должны определяться расчетом исходя из совместной работы сооружения и основания.
Величина и направление сейсмических воздействий должны определяться с учетом характера воздействия, положения очага и эпицентра землетрясения.
4.5 Расчеты оснований гидротехнических сооружений следует производить по двум группам предельных состояний:
по первой группе (потеря несущей способности и (или) полная непригодность оснований и сооружений на них к эксплуатации) - расчеты общей прочности и устойчивости системы "сооружение-основание", расчеты перемещений, от которых зависят прочность и устойчивость;
по второй группе (непригодность к нормальной эксплуатации) - расчеты местной, в том числе, фильтрационной прочности оснований, перемещений и деформаций, не относящихся к расчетам по первой группе.
Деление расчетов на две группы предельных состояний учитывает характер возможных последствий при достижении соответствующего предельного состояния.
Меньшая значимость возможных последствий при достижении предельных состояний второй группы по сравнению с предельными состояниями первой группы учитывается регламентацией соответственно и менее жестких расчетных условий. В связи с этим в условии (1) принимаются следующие значения коэффициентов надежности:
для первой группы предельных состояний:
для основного сочетания нагрузок в период нормальной эксплуатации - 1,00;
при особой нагрузке, в том числе сейсмической на уровне проектного землетрясения (ПЗ), годовой вероятностью 0,01 и менее - 0,95;
при особой нагрузке, кроме сейсмической, годовой вероятностью 0,001 и менее - 0,90;
при сейсмической нагрузке уровня максимального расчетного землетрясения (МРЗ) - 0,85;
для сочетания нагрузок в периоды строительства и ремонта - 0,95;
4.5.1 Расчеты по первой группе должны выполняться с целью недопущения следующих предельных состояний, исключающих полную непригодность к эксплуатации:
потери основанием несущей способности, а сооружением - устойчивости;
нарушений общей фильтрационной прочности нескальных оснований, а также местной фильтрационной прочности скальных и нескальных оснований в тех случаях, когда они могут привести к появлению сосредоточенных водотоков, локальным разрушениям основания и другим последствиям, исключающим возможность дальнейшей эксплуатации сооружения;
отказа (деградации) противофильтрационных устройств в основании или их недостаточно эффективной работы, вызывающих недопустимые потери воды из водохранилищ и каналов или подтопление и заболачивание территорий, обводнение склонов и т.д.;
неравномерных перемещений различных участков основания, вызывающих разрушения отдельных частей сооружений, недопустимых по условиям их дальнейшей эксплуатации (нарушение ядер, экранов и других противофильтрационных элементов земляных плотин и дамб, недопустимое раскрытие трещин бетонных сооружений, выход из строя уплотнений швов и т.п.).
По предельным состояниям первой группы следует также выполнять расчеты прочности и устойчивости отдельных элементов сооружений, а также расчеты перемещений конструкций, от которых зависит прочность или устойчивость сооружения в целом или его основных элементов (например, анкерных опор шпунтовых подпорных стен).
К первой группе предельных состояний должны быть отнесены также расчеты перемещений сооружений или их конструктивных элементов, которые могут приводить к невозможности эксплуатации технологических систем объекта.
Откосы, расположенные в непосредственной близости от сооружений и в местах примыкания последних, следует рассчитывать на устойчивость по первой группе предельных состояний. Исключением являются случаи, когда потеря устойчивости таких откосов не приводит сооружение в состояние, непригодное к эксплуатации. В этих случаях расчеты откосов следует вести по второй группе предельных состояний.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
4.5.2 Расчеты по второй группе должны выполняться с целью недопущения следующих предельных состояний, обусловливающих непригодность сооружений и их оснований к нормальной эксплуатации:
нарушений местной прочности отдельных областей основания, приводящих к повышению противодавления, увеличению фильтрационного расхода, перемещений и наклона сооружений и др.;
проявлений ползучести и трещинообразования в грунтах;
перемещений сооружений и грунтов в основании, приводящих к осложнениям в эксплуатации объекта, кроме случаев, указанных в подпункте 4.5.1;
потери устойчивости склонов и откосов, вызывающей частичный завал канала или русла, входных отверстий водоприемников и другие последствия; если потеря устойчивости склонов может привести сооружение в состояние, непригодное к эксплуатации, расчеты устойчивости таких склонов следует производить по предельным состояниям первой группы.
В том случае, когда расчеты местной прочности основания свидетельствуют о возможности потери несущей способности основания в целом, должны быть предусмотрены мероприятия по увеличению прочности основания или изменению конструкции системы "сооружение-основание", обеспечивающие выполнение условия (1) для первой группы предельных состояний.
4.6 При проектировании оснований гидротехнических сооружений, подверженных действию динамических нагрузок, расчеты оснований в необходимых случаях следует производить с учетом динамического характера взаимодействия сооружения с основанием (используя, как правило, нелинейные модели грунтов) и возможного изменения свойств грунтов при динамических (циклических) воздействиях.
4.7 Наряду с детерминистическими методами расчета прочности оснований и устойчивости гидротехнических сооружений рекомендуется использовать вероятностные методы оценки их надежности и отказов в соответствии с СП 58.13330.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
Таблица 1 (Исключена, Изм. N 1).
4.8 В проектах оснований сооружений должна быть предусмотрена программа мониторинга, главной задачей которого является обеспечение безопасности строительства и эксплуатации сооружений, включая выявление опасных процессов и явлений для разработки предупреждающих и защитных мероприятий. В программе мониторинга должно быть уделено повышенное внимание этапам строительства, вводу в эксплуатацию и периоду эксплуатации до стадии стабилизации процессов взаимодействия ГТС с природным комплексом. При необходимости программа должна уточняться на каждом этапе с учетом изменения реальных условий.
4.9 Состав и объем натурных наблюдений должны назначаться в зависимости от класса сооружений, их конструктивных особенностей и новизны проектных решений, геологических, гидрогеологических, геокриологических, сейсмических условий, способа возведения и требований эксплуатации. Наблюдениями, как правило, следует определять:
осадки, крены и горизонтальные смещения сооружения и его основания;
температуру грунта в основании и грунтовом сооружении (при строительстве в суровых климатических условиях, при среднегодовой температуре воздуха ниже 1 °С);
пьезометрические напоры воды в основании и грунтовом сооружении (положение поверхности депрессии);
расход воды, фильтрующейся через основание сооружения;
химический состав, температуру и мутность профильтровавшейся воды в дренажах, а также в коллекторах;
эффективность работы дренажных и противофильтрационных устройств;
напряжения и деформации в основании сооружения;
поровое давление в основании сооружения;
сейсмические воздействия на основание.
Определение указанных показателей производится с использованием результатов инструментальных измерений. В дополнение к инструментальным наблюдениям следует предусматривать и визуальные для оперативного выявления внешних проявлений развития неблагоприятных процессов в основании и грунтовых сооружениях.
Состав и объем натурных наблюдений в системе мониторинга должны назначаться в соответствии с разработанными сценариями развития потенциальных аварий и инцидентов, а также их последствий с целью предотвращения чрезвычайных ситуаций.
4.10 При проектировании оснований сооружений I-III классов необходимо предусматривать установку контрольно-измерительной аппаратуры (КИА) для проведения натурных наблюдений за состоянием сооружений и их оснований в процессе строительства и в период их эксплуатации (согласно 4.9) как для оперативной оценки надежности отдельных элементов, так и системы "сооружение-основание" в целом, своевременного выявления дефектов и повреждений в системе, предотвращения аварий, улучшения условий эксплуатации, а также для оценки правильности принятых методов расчета, их совершенствования. Для сооружения IV класса и их оснований, как правило, следует предусматривать геодезические и визуальные наблюдения.
Состав и объем установки КИА в сооружение и его основание должны определяться проектом натурных наблюдений и исследований, который составляется для всех стадий проектирования, строительства и эксплуатации и является неотъемлемой частью проекта сооружения.
Примечания
1 Установка КИА на сооружениях IV класса и в их основаниях рекомендуется при обосновании для сложных инженерно-геологических условий и при использовании новых конструкций сооружений.
2 Для сооружений IV класса инструментальные наблюдения допускается ограничить наблюдениями за фильтрацией в основании, осадками и смещениями сооружения и его основания.
4.11 При проектировании оснований гидротехнических сооружений должны быть предусмотрены инженерные мероприятия по охране окружающей среды, в том числе по защите прилегающих территорий от затопления и подтопления, от загрязнения подземных вод промышленными стоками, а также по предотвращению оползней береговых склонов и других процессов, способных вызвать негативные явления в береговых примыканиях ГТС и в водохранилище (непроектную волну, переполнение выше форсированного подпорного уровня (ФПУ) и т.п.), а также повреждение основных сооружений напорного фронта.
4.12 Экологическое обоснование проекта обустройства основания гидротехнических сооружений должно включать разработку комплекса природоохранных мероприятий при строительстве и эксплуатации сооружений, предусматривающих непревышение допустимого уровня антропогенного вмешательства в природную среду и гарантирующих сохранность природной среды и предотвращение в ней негативных деструктивных процессов. Следует также рассматривать мероприятия, ведущие к улучшению экологической обстановки по сравнению с существующей (создание зон рекреации, рекультивации земель и вовлечение их в хозяйственную деятельность человека и т.д.). При этом должны рассматриваться не только район расположения основных сооружений, но и область влияния водохранилища и нижнего бьефа ГТС как в строительный, так и в эксплуатационный периоды. Особое внимание этим вопросам должно быть уделено при возведении сооружений, образовании водохранилищ и т.п. в условиях карстующихся и многолетнемерзлых грунтов.
При проектировании оснований ГТС следует руководствоваться законодательными актами и нормативными документами, устанавливающими требования к охране природной среды при инженерной деятельности.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
4.13 Материалы, используемые при строительстве (привозные или местные), химические добавки и реагенты должны проходить санитарную и экологическую экспертизу как самих материалов, так и результатов их воздействия на человека и природную среду.
5 Классификация грунтов и их физико-механические характеристики
Общие положения
5.1 Физико-механические характеристики грунтов необходимо определять для использования их значений при:
классификации грунтов основания и выделении инженерно-геологических элементов;
определении одних показателей через другие с помощью функциональных или корреляционных зависимостей;
решении задач проектирования, регламентированных 4.2.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
5.2 Классификацию грунтов оснований гидротехнических сооружений следует выполнять согласно требованиям ГОСТ 25100, таблицы 2 и приложения А настоящего свода правил, рассматривая приведенные в них характеристики грунтов как классификационные.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
5.3 Для классификации грунтов и проектирования оснований гидротехнических сооружений необходимо определять экспериментально и вычислять следующие классификационные (согласно ГОСТ 25100) характеристики грунтов:
гранулометрический состав;
(Измененная редакция, Изм. N 1).
Таблица 2
|
|
|
|
|
Грунты | Физико-механические характеристики грунтов | |||
| Плотность сухого грунта (в массиве) , т/м | Сопротивление одноосному сжатию породных блоков в водонасыщенном состоянии , МПа | Сопротивление одноосному растяжению породных блоков в водонасыщенном состоянии , МПа | Модуль деформации грунта (в массиве) , МПа |
А Скальные |
|
|
|
|
Магматические (граниты, диориты, порфириты и др.)
Метаморфические (гнейсы, кварциты, кристаллические сланцы, мраморы и др.)
Осадочные (известняки, доломиты, песчаники и др.) | 2,5-3,0 | Свыше 5 | 1,0 и выше | Свыше 2000 |
Осадочные (глинистые сланцы, аргиллиты, алевролиты, песчаники, конгломераты, мелы, мергели, туфы, гипсы и др.) | 2,2-2,65 | До 5 включ. | До 1,0 | 200-2000 |
Б Нескальные |
|
|
|
|
Крупнообломочные (валунные, галечниковые, гравийные), песчаные | 1,4-2,1 | <2 | - | 20-200 |
Глинистые (супеси, суглинки и глины) | 1,1-2,1 |
| - | 4-10 |
Примечание - В приложении А приведена классификация массивов скальных грунтов: по степени трещиноватости, водопроницаемости, деформируемости, выветрелости, по нарушению сплошности (разломы и трещины), по степени однородности, а также по льдистости скальных и нескальных грунтов и по степени цементации их льдом. |
Таблица 2 (Измененная редакция, Изм. N 1).
5.4 Для проектирования оснований гидротехнических сооружений необходимо также определять:
параметры заполнителя трещин (степень заполнения, состав, характеристики свойств);
При необходимости следует определять и другие характеристики грунтов.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
5.5 Состав необходимых характеристик из числа перечисленных в 5.3 и 5.4 определяется в техническом задании на проведение инженерно-геологических изысканий в зависимости от особенностей инженерно-геологических условий участка, назначения, класса и технических характеристик проектируемого сооружения, характера и величины ожидаемых нагрузок и воздействий, состава и методов расчетов и т.п. Состав необходимых характеристик следует назначать с учетом особенностей процесса возведения и условий эксплуатации сооружений, которые могут повлиять на изменение физико-механических свойств грунтов. В составе технического задания и программы на проведение инженерно-геологических изысканий должна быть разработана программа специальных полевых и лабораторных исследований и определений физико-механических свойств грунтов.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
5.6 Программы специальных полевых и лабораторных исследований должны содержать методики испытаний грунтов и интервалы нагрузок, в пределах которых следует определять значения механических параметров, назначенные с учетом состава, природного состояния грунтов и предполагаемых условий взаимодействия сооружения с грунтовым основанием, требования к испытательному оборудованию и т.д.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
5.6а Характеристики из числа перечисленных в 5.3 и 5.4, для определения которых отсутствуют методы, регламентированные действующими нормативными документами, при соответствующем обосновании следует определять согласно требованиям опубликованных и апробированных отечественных методик.
(Введен дополнительно, Изм. N 1).
5.7 Инженерно-геологические условия строительства следует конкретизировать и детализировать путем обобщения и анализа результатов полевых и лабораторных исследований грунтов и построения инженерно-геологических и расчетных (численных или физических) моделей (схем) основания с учетом указаний раздела 6 настоящего свода правил. Оценка неоднородности грунтов основания, выделение ИГЭ и РГЭ и вычисление нормативных и расчетных значений характеристик выполняются путем статистической обработки результатов испытаний в соответствии с требованиями ГОСТ 20522 и раздела 6 настоящего свода правил.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
При классификации грунтов применяются нормативные значения характеристик, при решении задач проектирования - как нормативные, так и расчетные значения.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
Для оснований сооружений III и IV классов, а также для оснований сооружений I и II классов на стадии обоснования строительства расчетные значения физико-механических характеристик грунтов допускается принимать с использованием аналогов, корреляционных связей и т.д.
В тех случаях, когда для определения одноименных характеристик грунтов были использованы различные полевые и лабораторные методы, обоснование расчетных значений для целей проектирования следует выполнять путем обобщения и анализа всех полученных согласно ГОСТ 20522 результатов, с учетом данных статического зондирования, технических параметров сооружения и особенностей его взаимодействия с грунтовым основанием.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
5.10 В области многолетней мерзлоты физические, механические и фильтрационные характеристики основания зависят от льдистости (влажности) и температуры пород. Деформационные, прочностные и фильтрационные характеристики массива в криолитозоне следует определять преимущественно полевыми методами (штамповые опыты, откачки и нагнетания воды, геофизические методы). Массив должен быть охарактеризован как в естественном, так и в прогнозном (после оттаивания) состоянии.
5.11 При проектировании системы "сооружение-основание" следует учитывать возможное изменение физико-механических характеристик грунтов в процессе возведения и эксплуатации сооружения, связанное с изменением гидрогеологического режима, напряженно-деформированного состояния основания, последовательностью и условиями ведения строительных работ, искусственным регулированием физико-механических свойств грунтов и т.д.
Для районов распространения многолетнемерзлых грунтов следует также учитывать изменение температурного режима основания, приводящее к изменению состояния, механических и теплофизических свойств грунтов.
Характер и интенсивность возможных изменений свойств грунтов оснований в процессе строительства и эксплуатации сооружений должны прогнозироваться на весь срок службы сооружения на основе результатов соответствующих модельных и экспериментальных исследований и их последующей корректировки по результатам натурных наблюдений (мониторинга).
(Измененная редакция, Изм. N 1).
5.12 Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов для оценки состояния гидротехнических сооружений в процессе эксплуатации следует устанавливать на основе результатов инженерно-геологических изысканий, результатов геотехнического контроля при возведении сооружений и с учетом данных натурных наблюдений. В необходимых случаях следует проводить дополнительные инженерно-геологические исследования по специально разработанным программам.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
5.13 Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов при дополнительных изысканиях для целей ремонта, реконструкции и эксплуатации должны устанавливаться по специальной программе. Программа изысканий должна учитывать специфику существующих сооружений, а методы испытаний и исследований следует назначать с учетом методик предшествующих испытаний и исследований.
(Введен дополнительно, Изм. N 1).
Характеристики нескальных грунтов
(Измененная редакция, Изм. N 1).
Примечания
(Введен дополнительно, Изм. N 1).
(Измененная редакция, Изм. N 1).
(Измененная редакция, Изм. N 1).
5.18 При испытаниях крупнообломочных грунтов допускается применение моделирования гранулометрических составов и методов, включающих получение экспериментальных зависимостей характеристик прочностных и деформационных свойств испытуемого грунта от параметров плотности сложения и гранулометрического состава.
При проектировании искусственных оснований из крупнообломочных грунтов (галечников, горной массы и т.п.) кроме указанных выше характеристик следует по результатам лабораторных и полевых опытно-производственных испытаний определять допустимые диапазоны изменения гранулометрического состава, контрольных значений плотности сухого грунта и влажности грунта, укладываемого в основание. При определении деформационных характеристик и диапазонов изменения указанных выше параметров разрешается использование экспериментально обоснованных методов.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
(Измененная редакция, Изм. N 1).
Модуль деформации скальных, мерзлых грунтов на стадии обоснования инвестиций может быть определен с помощью сейсмоакустических методов.
(Введен дополнительно, Изм. N 1).
Таблица 3
|
|
|
Грунты | Коэффициент поперечной деформации | |
| немерзлое состояние | твердомерзлое состояние |
Глины при: |
|
|
0 | 0,20-0,30 | 0,30-0,35 |
0 0,25 | 0,30-0,38 | 0,35-0,39 |
0,25 | 0,38-0,45 | 0,39-0,41 |
Суглинки | 0,35-0,37 | 0,27-0,33 |
Пески и супеси | 0,30-0,35 | 0,20-0,30 |
Крупнообломочные грунты | 0,27 | 0,20-0,25 |
Примечание - Меньшие значения принимаются при большей плотности грунта. |
5.22 Для предварительных расчетов оснований сооружений I-III классов, а также для окончательных расчетов оснований сооружений IV класса допускается при обосновании определять нормативные и расчетные значения прочностных и деформационных характеристик грунтов по таблицам из СП 22.13330 в зависимости от их физических характеристик. Для отдельных районов допускается пользоваться региональными таблицами характеристик грунтов, специфических для этих районов, приведенными в территориальных строительных нормах.
5.23 Для обоснования безопасной и надежной работы системы "сооружение - основание" при динамических воздействиях необходимо определить:
динамику роста избыточного порового давления в несвязных и связных грунтах в процессе динамического воздействия и величину избыточного порового давления после завершения динамического воздействия;
величину постциклической прочности грунтов (прочности грунтов после завершения динамического воздействия);
(Измененная редакция, Изм. N 1).
5.24 Динамические параметры прочности грунтов являются интегральными характеристиками и одновременно зависят как от физико-механических свойств грунтов, так и от параметров внешних воздействий. Метод определения параметров прочности при динамических воздействиях - расчетно-экспериментальный с использованием последовательных приближений. Прочность грунтов при динамических воздействиях следует определять на основе гипотезы о возможности линейного независимого суммирования результатов внешних воздействий (накопления повреждений) Палмгрена-Майнера. Основой расчетно-экспериментальных оценок динамических характеристик являются результаты полевых (статическое зондирование, ультразвуковое зондирование, сейсмозондирование) и лабораторных испытаний грунтов.
5.25 Задача лабораторных экспериментальных исследований - определение уровня циклических напряжений при заданном уровне статических напряжений, выдерживаемых грунтом до разрушения (в условиях заданного НДС). Программа испытаний должна учитывать различные потенциальные формы потери устойчивости системы "сооружение-основание", а также прогнозируемые уровни статических и циклических напряжений в основании. При формировании программы лабораторных испытаний допускается рассматривать не все виды внешних воздействий, а лишь наихудшие, с точки зрения возможной потери устойчивости сооружением. Консерватизм получаемых оценок должен быть подтвержден имеющимися данными исследований динамических свойств грунтов в отечественной и мировой практике. Перенос результатов лабораторных испытаний на натурные условия требует соответствующего научного обоснования и использования нетривиальных подходов к комплексной оценке взаимного влияния циклического характера нагружения, длительности его воздействия, нелинейного характера реакции грунта как двухфазной среды на внешние воздействия, нелинейного в целом процесса накопления повреждаемости в грунте как сплошной среде и т.д. Особенности программы и методики проведения лабораторных динамических испытаний грунтов, методики интерпретации и представления результатов приведены в приложении Б.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
При обосновании могут быть использованы и другие расчетные модели.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
Примечание - Для сооружений III и IV классов расчетные значения коэффициентов фильтрации грунтов основания допускается определять по аналогам, а также расчетом, используя другие физико-механические характеристики грунтов.
Таблица 4
|
|
Грунт | Расчетный осредненный критический градиент напора |
Песок: |
|
мелкий | 0,32 |
средней крупности | 0,42 |
крупный | 0,48 |
Супесь | 0,6 |
Суглинок | 0,8 |
Глина | 1,35 |
5.31 (Исключен, Изм. N 1).
5.32 Нормативные значения теплофизических характеристик следует определять по результатам полевых и лабораторных определений, расчетные значения следует принимать равными нормативным.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
Характеристики скальных грунтов
5.35 Частные значения пределов прочности на сжатие и растяжение массива следует определять экспериментально в полевых условиях: на сжатие - методом одноосного сжатия скальных целиков, на растяжение - методом отрыва бетонных штампов (по контакту бетон-скала) или скальных целиков (по массиву или трещинам) в условиях одноосного растяжения.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
Таблица 5
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кате- гория грунта | Грунты основания | Расчетные значения характеристик ; и ; скальных грунтов для расчетов |
| |||||||||||
|
| местной прочности по площадкам сдвига, не приурочен- ным к трещинам в массиве и к контакту бетон-скала | устойчивости, физического моделирования и расчетов местной прочности для поверхностей и площадок сдвига, приуроченных к контакту бетон-скала; расчетов устойчивости по поверхностям сдвига, не приуроченным к трещинам в массиве | устойчивости, физического моделирования и расчетов местной прочности для поверхностей и площадок сдвига в массиве, приуроченных к трещинам, заполненным песчаным и глинистым грунтом, с шириной их раскрытия, мм | Расчетные значения предела прочности на одноосное растяжение массивов скальных грунтов | |||||||||
|
|
|
| менее 2 (в том числе сомкнутые) | от 2 до 20 | более 20 |
| |||||||
|
|
|
|
| преимущественно с песчаным заполнителем | преимущественно с глинистым заполнителем |
|
| ||||||
|
| , МПа | , | , , МПа | , | , , МПа | , | , , МПа | , | , , МПа | , | , , МПа | , МПа | |
1 | Скальные (массивные, крупноблочные, слоистые, плитчатые, очень слабо- и слаботрещиноватые, невыветрелые) c 50 МПа | 1,8 | 2,0 | 0,95 | 0,4 | 0,8 | 0,15 | 0,70 | 0,1 | 0,6 | 0,1 | 0,55 | 0,05 | -0,25 |
2 | Скальные (массивные, крупноблочные, блочные, слоистые, плитчатые, среднетрещиноватые, слабовыветрелые) с 50 МПа | 1,5 | 1,7 | 0,85 | 0,3 | 0,8 | 0,15 | 0,70 | 0,1 | 0,6 | 0,1 | 0,55 | 0,05 | -0,17 |
3 | Скальные (массивные, крупноблочные, блочные, слоистые, плитчатые сильно и очень сильнотрещино- ватые) с 15< <50 МПа; скальные слабовыветре- лые, слаботрещино- ватые) с 5 < <15 МПа | 1,3 | 1,0 | 0,80 | 0,2 | 0,7 | 0,1 | 0,65 | 0,05 | 0,55 | 0,05 | 0,45 | 0,02 | -0,10 |
4 | Полускальные (плитчатые, тонкоплитчатые, средне-, сильно- и очень сильнотрещиноватые) с <5 МПа | 1,0 | 0,3 | 0,75 | 0,15 | 0,65 | 0,05 | 0,55 | 0,03 | 0,50 | 0,03 | 0,45 | 0,02 | -0,05 |
* - нормативные значения предела прочности отдельностей на одноосное сжатие. Примечания
1 В графах 5-14 следует принимать 1,25. 2 Для поверхностей сдвига, приуроченных к прерывистым и кулисообразным трещинам, приведенные в графах 7-14 значения характеристик , необходимо умножать на коэффициент 1,1, характеристик , - на коэффициент 1,2. 3 Приведенные в таблице характеристики соответствуют водонасыщенному состоянию массива грунта. |
Таблица 5 (Измененная редакция, Изм. N 1).
(Измененная редакция, Изм. N 1).
Для определения частных значений статических деформационных характеристик рекомендуется использовать зависимости, полученные решением краевых задач теории упругости с граничными условиями, соответствующими условиям нагружения при испытаниях. Частные значения скоростей упругих волн определяют по фиксируемому в испытаниях времени прохождения волн между источником и приемником импульсов.
При проведении как динамических, так и статических испытаний следует для учета возможного влияния на искомые параметры таких факторов, как различные инженерные мероприятия (выемка скалы, укрепительные инъекции), так и вызванные трещиноватостью (анизотропия, неоднородность, нелинейная деформируемость пород, ползучесть) тщательно выбирать место и условия проведения испытаний или использовать обоснованные корректирующие коэффициенты.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
Для оснований сооружений III и IV классов, а также для оснований сооружений I и II классов на стадии обоснования инвестиций при определении нормативных значений корреляционную зависимость с динамическими характеристиками допускается при обосновании принимать на основе обобщения данных испытаний для аналогичных инженерно-геологических условий.
При проведении как динамических, так и статических экспериментальных исследований следует учитывать возможное влияние на искомые параметры таких факторов, как различные инженерные мероприятия (выемка скалы, укрепительные инъекции), вызванные трещиноватостью (анизотропия, неоднородность, нелинейная деформируемость пород, ползучесть), а также выявленные особенности строения и свойств грунта.
В тех случаях когда указанные выше влияющие факторы не могут быть учтены непосредственно в ходе опытов, в полученные по результатам экспериментов частные значения характеристик необходимо вводить расчетные коррективы с помощью соответствующих коэффициентов условий работы. Значения этих коэффициентов должны определяться на основе результатов специально проводимых или проведенных ранее (для аналогичных условий) экспериментальных или теоретических исследований.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
(Измененная редакция, Изм. N 1).
5.45 (Исключен, Изм. N 1).
5.46 По деформируемости, прочности и фильтрационным свойствам в различных направлениях массивы скальных грунтов следует считать изотропными при коэффициенте анизотропии не более 3 и анизотропными - при коэффициенте анизотропии более 3.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
6 Инженерно-геологическая и расчетная схематизация оснований
6.1 Проектирование оснований и прогноз изменения их состояния в процессе эксплуатации гидротехнических сооружений следует выполнять на основе инженерно-геологических и расчетных геомеханических, геофильтрационных, теплофизических и других моделей (схем).
Инженерно-геологические модели используют при выборе района, участка и конкурирующих площадок размещения объекта, при компоновке сооружений объекта, при выборе типов сооружений, при конструировании сооружений, при составлении расчетных геомеханических схем и при обосновании экологической безопасности.
Расчетные модели используют при расчетах механической и фильтрационной прочности основания, устойчивости и напряженно-деформированного состояния (осадки, смещения) системы "сооружение - основание", разработке конструкций сооружений, при обосновании их технической надежности, экологической безопасности и экономической целесообразности.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
6.2 Инженерно-геологическая модель (схема) основания, синтезирующая информацию о его строении и свойствах, должна представлять собой совокупность ИГЭ, каждый из которых должен быть охарактеризован инженерно-геологическими и гидрогеологическими признаками и наделен постоянными нормативными и расчетными значениями классификационных, а при необходимости - и других физико-механических свойств грунтов.
Инженерно-геологическая модель должна быть представлена в виде набора карт, разрезов и срезов по различным характерным сечениям, отражающим необходимые для проектирования сооружения признаки и показатели грунтового массива основания. Для оснований наиболее ответственных объектов должна быть разработана объемная модель.
Кроме ИГЭ инженерно-геологическая модель должна также содержать характеристику опасных природных процессов, включая их пространственное распространение, закономерности развития и интенсивность проявления.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
6.2а Инженерно-геологическая модель должна обеспечить построение специализированных моделей основания, в первую очередь геомеханической и геофильтрационной. Неточности и ошибки при определении контуров ИГЭ в инженерно-геологической модели неизбежно понизят достоверность геомеханической и геофильтрационной моделей, поскольку контуры ИГЭ в них одни и те же. Поэтому инженерно-геологическая модель предполагает включение "избыточной информации и опережающей детальности" в целях выявления "слабого звена" в грунтовом основании.
Для геомеханической модели "слабыми звеньями" являются следующие факторы:
а) наличие в основании сильнодеформируемых грунтов;
б) наличие под различными частями фундамента грунтов с различными значениями модуля деформации;
в) переменная мощность разнодеформируемых слоев в пределах одного фундамента;
г) наличие потенциально сдвигоопасных слоев и прослоев (чаще всего влажных или обводненных грунтов глинистого состава: глин, суглинков, супесей) и др.
Для геофильтрационной модели "слабыми звеньями" являются:
а) наличие сильноводопроницаемых слоев (гравий, галька, гравелистый песок и др.);
б) наличие суффозионно неустойчивых грунтов,
в) наличие минерализованных вод, агрессивных к бетонным и металлическим конструкциям, и др.
6.2б Размеры ИГЭ инженерно-геологической модели не должны быть намного меньше размеров конструктивных элементов фундамента сооружения. Исключение из этого правила составляют ИГЭ, выступающие в роли "слабых звеньев": маломощные прослои глинистых грунтов (потенциальные плоскости сдвига), в слабопроницаемом основании наличие песчаных линз небольших размеров при наличии гидравлической связи между ними (пути фильтрации) и т.п.
Исходными материалами для построения инженерно-геологической модели должны служить:
- инженерно-геологические разрезы по данным бурения и геофизических исследований с указанием на них ИГЭ;
- база данных бурения с выделенными ИГЭ, абсолютными отметками их кровли и подошвы;
- база данных определения физико-механических характеристик свойств грунтов выделенных ИГЭ;
- база данных результатов опытно-фильтрационных работ с указанием ИГЭ;
- таблицы нормативных характеристик свойств выделенных ИГЭ;
- выявленные тренды характеристик свойств грунтов в зависимости от глубины их залегания.
6.2а, 6.2б (Введены дополнительно, Изм. N 1).
6.3 Расчетная геомеханическая (а также геофильтрационная и др.) модель (схема) основания должна представлять собой совокупность РГЭ, каждый из которых должен быть охарактеризован необходимым для расчетов (или экспериментов) набором характеристик. Разработка расчетных моделей должна основываться на инженерно-геологических схемах.
Для одного и того же объекта при необходимости составляют несколько расчетных геомеханических схем, каждая из которых должна быть привязана к конкретному методу и виду расчета (или эксперимента).
(Измененная редакция, Изм. N 1).
6.4 Выделение ИГЭ и РГЭ следует выполнять в соответствии с требованиями ГОСТ 20522.
Для определения границ ИГЭ наряду с результатами лабораторных испытаний грунтов допускается использовать данные полевых исследований методами статического и динамического зондирования, вращательного среза и др. Проверка правильности выделения ИГЭ выполняется путем сравнения фактических значений коэффициента вариации характеристик с допустимыми согласно ГОСТ 20522.
При выделении РГЭ надлежит использовать все характеристики, входящие в рассматриваемую расчетную схему.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
6.5 ИГЭ и РГЭ наделяются нормативными и расчетными значениями физико-механических характеристик грунтов в соответствии с требованиями ГОСТ 20522.
7 Расчеты устойчивости (несущей способности) оснований
Основные положения
7.1 Расчеты устойчивости (несущей способности) системы "сооружение-основание" следует производить для сооружений всех классов по предельным состояниям первой группы; расчеты устойчивости склонов (массивов) следует производить в зависимости от последствий их разрушения либо по предельным состояниям первой либо второй группы.
7.2 Критерием обеспечения устойчивости (несущей способности) системы "сооружение-основание" и склонов является выполнение условия (1)
Таблица 6
|
|
Типы сооружений и оснований | Коэффициент условий работы |
Гравитационные: |
|
бетонные, железобетонные, металлические и другие сооружения на нескальных и полускальных основаниях | 1,0 |
То же, на скальных основаниях (кроме распорных сооружений) для расчетных поверхностей сдвига: |
|
приуроченных к трещинам | 1,0 |
не приуроченных к трещинам | 0,95 |
Распорные сооружения: |
|
арочные плотины | 0,75 |
другие распорные сооружения на скальных основаниях | 1,0 - , - распор; - сдвигающая нагрузка |
Естественные откосы и склоны | 1,0
|
Примечания
1 При расположении сооружений в северной строительно-климатической зоне (ССКЗ) и прохождении расчетных поверхностей сдвига в зоне промораживания-оттаивания приведенные коэффициенты следует умножать на 0,95.
|
Таблица 6 (Измененная редакция, Изм. N 1).
7.3 При определении расчетных нагрузок коэффициенты надежности по нагрузкам следует принимать согласно требованиям СП 58.13330.
Примечания
1 В тех случаях когда в расчетах используется не равнодействующая нагрузок (сил), а ее проекции, коэффициенты надежности по нагрузке должны вводиться либо к равнодействующей, либо одинаковыми (повышающими или понижающими) ко всем проекциям.
3 Сочетание нагрузок и воздействий должны устанавливаться в соответствии с практической возможностью одновременного их действия на сооружение. При этом любая кратковременная нагрузка не вводится в сочетание, если она увеличивает устойчивость сооружения.
7.4 Расчеты устойчивости системы "сооружение-основание" и склонов следует, как правило, производить методами, учитывающими все условия 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", склонов (массивов).
Допускается использование решений плоской задачи для систем "сооружение-основание" и склонов, работающих в пространственных условиях, путем учета сил трения и сцепления по боковым поверхностям сдвигаемого массива грунта и сооружения. При этом следует, как правило, давление на боковые поверхности принимать равным давлению покоя. Это указание относится к сооружениям с фиксированными боковыми поверхностями, параллельными направлению сдвига, и не распространяется на грунтовые массивы с произвольной боковой поверхностью обрушения.
Расчет устойчивости сооружений на нескальных основаниях
7.6 В расчетах устойчивости гравитационных сооружений на нескальных основаниях следует рассматривать возможность потери устойчивости по схемам плоского, смешанного и глубинного сдвигов. Выбор схемы зависит от вида сооружения, классификационной характеристики основания, схемы загружения и других факторов. Следует иметь в виду, что 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.
Для сооружений I класса, кроме перечисленных расчетов устойчивости, оценка степени их устойчивости может производиться на основе анализа результатов расчетов напряженно-деформированного состояния системы "сооружение-основание".
(Измененная редакция, Изм. N 1).
7.7 Расчеты устойчивости сооружений по схеме плоского сдвига следует производить для всех сооружений, несущих вертикальные и горизонтальные нагрузки.
Для сооружений расчеты устойчивости следует производить только по схеме плоского сдвига в следующих случаях:
а) для случая равномерной нагрузки и эксцентриситета в сторону верховой грани сооружения
В формулах (7)-(10) обозначено:
а) для однослойного основания:
Примечания
1 За верховую грань сооружения следует принимать грань, со стороны которой действует сдвигающая нагрузка; за низовую грань сооружения - грань, в направлении которой проверяется возможность сдвига.
2 Указания настоящего пункта не распространяются на случаи, когда особенности конструкции или сооружения и геологического строения основания, а также распределение нагрузок предопределяют глубинный сдвиг.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
7.8 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 поверхности сдвига, проходящей через верховой край подошвы (выбор плоской горизонтальной подошвы сооружения требует специального обоснования);
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 давления воды и пассивного давления грунта со стороны низовой грани сооружения, которые надлежит относить к плоскости, проходящей по подошве 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;
при наличии в основании зон, слоев или прослоек слабых грунтов, в том числе в зонах промораживания-оттаивания, следует дополнительно оценить степень устойчивости сооружения применительно к расчетным плоскостям, проходящим в этих зонах или слоях.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
(Измененная редакция, Изм. N 1).
7.11 Расчет устойчивости сооружений по схеме глубинного сдвига следует производить:
для всех типов сооружений, несущих только вертикальную нагрузку;
при несоблюдении условий, приведенных в 7.7 - для сооружений, несущих вертикальную и горизонтальную нагрузки, расположенных на неоднородных основаниях.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
7.12 Расчеты устойчивости сооружений по схеме смешанного сдвига следует производить для сооружений, несущих вертикальную и горизонтальную нагрузки и расположенных на однородных основаниях, если не соблюдаются условия, приведенные в 7.7.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
7.13 Расчеты устойчивости сооружений на однородных основаниях по схеме глубинного и смешанного сдвига допускается производить методами теории предельного равновесия (приложение И), а на неоднородных основаниях - методами, оперирующими расчлененной на элементы призмой обрушения, сдвигаемой по ломаным или круглоцилиндрическим поверхностям сдвига.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
7.14 Устойчивость сооружений I класса рекомендуется оценивать также с помощью численного моделирования разрушения основания. Напряженно-деформированное состояние (НДС) системы "сооружение-основание" при таком моделировании следует определять по нелинейным моделям грунта, дающим статически допустимые поля напряжений. Параметры нелинейных моделей грунта назначаются по нормативным значениям деформационных и расчетным значениям прочностных характеристик грунтов основания.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
(Измененная редакция, Изм. N 1).
7.16 При расчетах устойчивости сооружений на водонасыщенных нескальных основаниях, воспринимающих кроме статических также динамические нагрузки, следует учитывать влияние последних на несущую способность грунтов, обуславливающее снижение (против определенного в статических условиях) сопротивления недренированному сдвигу связных грунтов и возникновение избыточного порового давления в несвязных грунтах. Избыточное поровое давление при этом определяют либо расчетным путем, либо по результатам экспериментальных исследований.
Расчет устойчивости сооружений на скальных основаниях
7.17 Расчеты устойчивости сооружений на скальных основаниях, скальных откосов и склонов следует выполнять по схемам сдвига по плоским или ломаным расчетным поверхностям. При этом определяющими являются результаты расчета по той схеме, которая показывает наименьшую надежность сооружения (откоса, склона).
Для бетонных и железобетонных подпорных сооружений на скальных основаниях следует также рассматривать схему предельного поворота (опрокидывания).
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.
При выборе расчетной схемы следует исходить из статически и кинематически возможных схем потери устойчивости сооружения и нарушения прочности основания и учитывать, что опасными могут являться как поверхности, привязанные к различным контурам ослабления (к контакту сооружения с основанием, к системам трещин или единичным трещинам, разломам, зонам дробления в скальном массиве), так и поверхности, проходящие внутри трещиноватого скального массива в направлениях, не совпадающих с трещинами.
В зависимости от конкретных условий следует рассматривать возможность потери устойчивости сооружения или с частью основания, или без него.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
7.18 При расчете устойчивости потенциально опасными могут быть поверхности сдвига, проходящие:
по области контакта сооружения с основанием;
внутри основания;
частично по области контакта и частично внутри основания.
При этом следует учитывать, что первая из указанных видов поверхностей сдвига наиболее вероятна для сооружений на основаниях преимущественно с горизонтальной (или близкой к горизонтальной) поверхностью как в пределах контакта с сооружением, так и вне его (для гравитационных и контрфорсных плотин, подпорных стен и др.). Вторая и третья разновидности поверхностей сдвига наиболее вероятны для сооружений, возводимых в узких ущельях или имеющих заглубленную в основание подошву, в том числе для гравитационных и арочных плотин, для подпорных стен, на крутых склонах и т.д., а также при ступенчатой подошве сооружения.
7.19 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 прослоев и областей.
При оценке устойчивости скальных откосов необходимо иметь в виду, что характер их обрушения в значительной степени определяется геологическим строением (структурой) и геомеханическими характеристиками скального массива, на основании анализа которых и производится выбор расчетной схемы и метода расчета.
Для скальных откосов потенциально опасными являются поверхности ослабления скального массива (трещины, слабые прослои, тектонические зоны и т.п.).
7.20 При оценке устойчивости опорных береговых массивов гидротехнических сооружений (например, арочных плотин) либо любых других скальных массивов при ломаной поверхности сдвига, где смещение массива может быть рассмотрено состоящим из перемещений в двух взаимно пересекающихся направлениях, необходимо рассматривать сдвиг под углом к ребрам ломаной поверхности (продольно-поперечный сдвиг).
Метод оценки устойчивости береговых упорных массивов должен основываться на следующих исходных положениях:
расчетные опорные скальные блоки рассматриваются как неизменяемое твердое тело;
в рассмотрение вводятся силы без учета их моментов;
разложение главного вектора приложенных к блоку активных сил на составляющие производится на направления нормалей к плоскостям сдвига и направление линии их пересечения;
условием, определяющим кинематику смещения массива, состоящего из виртуальных перемещений в двух взаимно пересекающихся направлениях, является направление главного вектора приложенных сил под углом к ребрам ломаной поверхности сдвига (продольно-поперечный сдвиг);
условием для перехода от сдвига по граням двугранного угла вдоль линии их пересечения к сдвигу по одной из плоскостей является равенство нулю или отрицательное значение составляющей главного вектора приложенных сил, нормальной к другой из плоскостей сдвига;
надежность берегового упора определяется результатом расчета наименее устойчивого из выделенных блоков.
7.21 Оценку устойчивости сооружений на скальных основаниях, скальных откосов и склонов допускается, а в сложных случаях - рекомендуется также проводить на основе анализа результатов численного моделирования НДС системы "сооружение - основание". Для оценки устойчивости по НДС системы "сооружение - основание" для скальных оснований рекомендуется методика численного моделирования разрушения, аналогичная изложенной в 7.14.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
7.22 При расчете устойчивости сооружений и скальных склонов по схеме сдвига вдоль ребер ломаной поверхности (продольный сдвиг) наиболее часто встречается случай сдвига расчетного блока по двум плоскостям, образующим двугранный угол, в направлении вдоль его ребра. Данная расчетная схема применима для скального массива или сооружения, рассматриваемого как единое твердое тело. Силы, воздействующие на расчетный блок призмы обрушения в какой-либо точке или зоне, принимаются как действующие на весь блок в целом. При оценке по данной схеме устойчивости опорных береговых массивов гидротехнических сооружений (например, арочные плотины) возможное смещение расчетного блока поперек призматической поверхности сдвига (поперек ребер) не учитывается.
Величины, входящие в условие (5), необходимо определять по формулам:
7.23 Расчетное значение силы сопротивления упорного массива или обратных засыпок следует определять по формуле
|
|
при 0,8 | 0,7; |
при 0,1 | ; |
при 0,8 0,1 | определяется линейной интерполяцией; |
Примечания
1 Сопротивление упорного массива следует учитывать только в случае обеспечения плотного контакта сооружения или откоса с упорным массивом.
7.25 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 производят 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 принимают 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.
Расчет устойчивости сооружений и скальных откосов (склонов) по схеме поперечного сдвига в условиях плоской задачи следует, как правило, производить в зависимости от выбранного направления расчленения призмы обрушения (сдвига) на взаимодействующие элементы по любому расчетному методу, удовлетворяющему условиям равновесия в предельном состоянии как для каждого расчетного элемента (группы элементов) призмы, так и для всей призмы обрушения (сдвига) в целом. Допускается использовать для расчетов устойчивости методы, не отвечающие в полной мере вышеприведенным условиям, однако данные методы должны быть апробированы практикой и использоваться в тех пределах, когда результаты расчетов по ним согласуются с результатами расчетов устойчивости по методам, удовлетворяющим всем условиям равновесия в предельном состоянии.
7.26 Для оценки устойчивости сооружений на скальных основаниях и скальных откосов, относимых к I классу, при сложных инженерно-геологических условиях в дополнение к расчету, как правило, следует проводить исследования на моделях.
При экспериментальных исследованиях на моделях оснований сооружений или скальных склонов должны в соответствии с механическими условиями подобия (пород натуры и материала модели) воспроизводиться также наиболее важные особенности натурного массива: структура скального массива, его неоднородность и анизотропия деформационных и прочностных свойств. В первую очередь при этом должны находить отражение потенциально опасные нарушения (трещины, разломы и т.д.) натурного массива.
7.27 Вероятностную оценку надежности системы "сооружение - скальное основание", а также скальных откосов и склонов допускается выполнять в соответствии с положениями 4.7.
8 Фильтрационные расчеты основания
8.1 При проектировании основания гидротехнического сооружения необходимо обеспечивать фильтрационную прочность грунтов, устанавливать допустимые по технико-экономическим показателям фильтрационные расходы и противодавление фильтрующейся воды на подошву сооружения.
В зависимости от конструктивного обустройства подземного контура сооружения и гидрогеологических характеристик оснований надлежит определять:
распределение напора фильтрационного потока вдоль подземного контура сооружения в каждом из выбранных сечений (створов) расчетной области основания;
расходы и градиенты напора фильтрационного потока внутри расчетной области основания, особенно в местах сопряжений расчетных грунтовых элементов (РГЭ) с резко отличающимися фильтрационными свойствами, и на участках разгрузки потока (при высачивании на откосы, в дренажные устройства и т.п.);
силовое воздействие фильтрационного потока на массив грунта основания;
содержание в грунтовых водах в растворенном виде окислов марганца или железа в целях предотвращения разгрузки этих вод в дренажные устройства или выбора специальных дренажных конструкций, устойчивых к хемогенному кольматажу (заилению) нерастворимыми соединениями марганца или железа;
устойчивость к химической суффозии сцементированных гипсом грунтов и иных содержащихся в грунте водорастворимых структурообразующих минералов;
общую и местную фильтрационную прочность грунтов в основании, причем общую фильтрационную прочность следует оценивать лишь для нескальных грунтов основания, а местную - для всех классов грунтов;
конструкцию и характеристики дренажного и противофильтрационного обустройства основания сооружения, а также схемы размещения в нем измерительной и регистрирующей аппаратуры, с помощью которой следует контролировать параметры фильтрационных потоков (полей) и суффозионную устойчивость грунтов.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
8.2 Формирование фильтрационных полей в выбранных створах основания надлежит определять путем моделирования фильтрационного потока на физических, аналоговых или численных моделях, позволяющих получать картину распределения напора и градиент - скоростные характеристики потока как в области ламинарной фильтрации, так и при необходимости - при квадратичном режиме течения фильтрующейся воды.
Расчеты и моделирование фильтрационного потока должны осуществляться на базе данных, полученных при инженерных изысканиях и достаточно полно отражающих геологическую структуру грунтового массива основания, с выделением в нем наиболее характерных по своим фильтрационным свойствам участков, попадающих в "активную зону" области фильтрации, учитывая возможное изменение этих свойств во времени (вследствие увеличения или уменьшения напряжений и деформаций в грунтовой толще основания, криогенных и микробиологических процессов, и т.п.).
(Измененная редакция, Изм. N 1).
8.3 При выполнении фильтрационных расчетов для грунтовых плотин необходимо учитывать дополнительное обводнение верхних мелкозернистых слоев грунтовой толщи (выше поверхности депрессии) вследствие образования в них пассивной "капиллярной каймы", непосредственно связанной с зоной полного водонасыщения и участвующей в формировании фильтрационного потока. Для этого следует использовать данные, приведенные в таблице 7.
Таблица 7
|
|
Вид грунта в зоне капиллярного водоудержания | Высота пассивного зависания "капиллярной каймы" , м |
Песок среднезернистый | 0,12-0,35 |
Песок мелкозернистый | 0,35-1,0 |
Супесь | 1-3 |
Суглинок | 3-6 |
Глина легкая | 6-12 |
8.4 Фильтрационную прочность основания следует оценивать, сопоставляя полученные в результате моделирования характеристики фильтрационных полей (градиенты напора, скорости фильтрации) с их критическими значениями.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
8.5 Местную фильтрационную прочность нескального основания, которая, в отличие от общей, обусловлена исключительно конкретными проявлениями (видами) нарушения суффозионной устойчивости грунтов, необходимо определять только в следующих областях основания:
в месте выхода (разгрузки) фильтрационного потока из толщи основания в нижний бьеф, дренажное устройство, борта и дно строительного котлована и т.п.;
в прослойках суффозионно-неустойчивых грунтов;
в местах с большим падением напора фильтрационного потока, например при обтекании подземных преград;
на участках контакта грунтов с существенно разными фильтрационными свойствами и структурой.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
8.6 При выборе системы дренажного и противофильтрационного обустройства основания проектируемого сооружения необходимо учитывать инженерно-геологические и гидрологические условия участка сооружения, условия его эксплуатации и требования по охране окружающей среды в части подтопления, заболачивания прилегающей территории, активизации карстово-суффозионных процессов и т.п.
Система дренажных и противофильтрационных мероприятий должна использоваться для предотвращения нарушения устойчивости склонов в нижних бьефах сооружений, бассейнов гидроаккумулирующих электростанций и бассейнов суточного регулирования, а также для предотвращения негативного влияния изменения гидрогеологического режима основания в процессе строительства и эксплуатации проектируемого гидротехнического сооружения (или его строительного котлована) на существующие сооружения, конструкции и инженерные коммуникации.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
8.7 Устройство противофильтрационных завес обязательно в тех случаях, когда основание сложено фильтрующими слабоводоустойчивыми и быстрорастворимыми, а также суффозионно неустойчивыми грунтами (гипс, ангидрит, каменная соль, засоленные и загипсованные, а также сильноразнозернистые грунты и т.д.), а также в случаях необходимости предотвращения нежелательных фильтрационных потерь. При водостойких, несуффозионных грунтах устройство завесы должно быть обосновано.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
8.8 Противофильтрационные устройства (завесы, понуры, экраны) должны выполняться из малопроницаемых материалов, коэффициент фильтрации которых как минимум в 20 раз меньше коэффициента фильтрации основания. Толщина противофильтрационной завесы должна обеспечивать непревышение критического градиента, определяющего фильтрационную прочность самой завесы. На участках сопряжения завесы с подошвой сооружения в целях уменьшения градиентов напора фильтрационного потока в этом месте и дополнительного уплотнения грунта для предотвращения его суффозии в проекте следует предусматривать местное усиление завесы.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
8.9 При близком залегании слабопроницаемых грунтов противофильтрационную завесу следует, как правило, сопрягать с водоупором; при глубоком залегании водоупора рассматривается висячая завеса.
Параметры противофильтрационной завесы (глубину, длину, толщину и местоположение в основании сооружений) следует обосновывать расчетом или результатами экспериментальных исследований. Для сооружений III и IV классов вместо расчетов допускается использовать аналоги.
8.10 При проектировании скальных оснований высоких бетонных плотин следует учитывать, что под напорной гранью в процессе подъема уровня верхнего бьефа (УВБ) может возникнуть зона разуплотнения значительных размеров с разрывом противофильтрационной завесы, многократным увеличением фильтрационных расходов, а также с заметным увеличением противодавления. В связи с этим в проекте должны быть оценены размеры этих зон и предусмотрены технические и технологические решения, обеспечивающие возможность восстановления требуемой водонепроницаемости завесы - как в процессе строительства и подъема УВБ, так и в процессе эксплуатации сооружения.
8.11 В месте сопряжения противофильтрационных устройств грунтовых плотин со скальными грунтами основания или берегами в проектах следует предусматривать укладку и уплотнение грунта, устойчивого к суффозии и способного кольматировать трещины в скале.
8.12 В проектах оснований водоподпорных сооружений в качестве мероприятия по снижению противодавления следует предусматривать разного вида дренажные устройства. В скальных основаниях дренаж следует располагать главным образом со стороны напорной грани сооружения, а при недостаточной эффективности работы такого дренажа - и в средней части его подошвы.
Местоположение дренажа и его размеры следует определять исходя из требований необходимого снижения фильтрационного противодавления на подошву сооружения и обеспечения допустимых значений выходных градиентов напора, не приводящих к нарушению фильтрационной прочности грунтов основания, а в ССКЗ - с учетом теплового режима системы "сооружение-основание".
Отказ от устройства дренажа основания допускается при наличии в основании грунтов, подверженных химической или механической суффозии, наличии в грунтовых водах в растворенном виде окислов марганца или железа.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
8.13 При проектировании противофильтрационной завесы в нескальном основании следует принимать следующие критические градиенты напора:
в инъекционной завесе в гравийных и галечниковых грунтах - 7,5; в песках крупных и средней крупности - 6,0 и в мелких песках - 4,0;
в завесе (диафрагме), сооружаемой способом "стена в грунте", в грунтах с коэффициентами фильтрации до 200 м/сут, в зависимости от материала и длительности ее эксплуатации - по таблице 8, в которой также приведены характеристики материалов, используемые при расчетах механической прочности завесы.
Таблица 8
|
|
|
|
|
Материал завесы | Расчетные значения характеристик | |||
| критический градиент напора | предел прочности на одноосное сжатие , МПа | модуль деформации , МПа | коэффициент поперечной деформации |
Бетон | 180 | 11,5 | 22 ·10 | 0,20-0,22 |
Глиноцементобетон | 150 | 1,0-2,0 | 300-500 | 0,35-0,37 |
Глиноцементный раствор | 125 | 1,0-2,0 | 3-5 | 0,37-0,40 |
Комовая глина | 40 | - | 20-25 | 0,32-0,38 |
Заглинизированный грунт | 25 | - | 15-20 | 0,30-0,35 |
Примечание - Для временных завес критические градиенты напора допускается увеличивать на 25%. |
Таблица 9
|
|
Удельное водопоглощение скального грунта в завесе , л/(мин·м ) | Критический градиент напора в завесе |
<0,02 | 35 |
0,02-0,05 | 25 |
>0,05 | 15 |
В случае когда завеса (одна или в сочетании с другими противофильтрационными устройствами) также защищает от выщелачивания содержащиеся в основании растворимые грунты, допустимое удельное водопоглощение следует обосновывать либо расчетами, либо экспериментальными исследованиями.
Проницаемость противофильтрационной завесы должна быть меньше проницаемости грунта основания не менее чем в 10 раз.
8.15 Для предотвращения выпора грунта на участках, где фильтрационный поток с градиентами напора, близкими к единице, выходит на поверхность основания, в проекте необходимо предусматривать проницаемую пригрузку или разгрузочный дренаж. Материал пригрузки должен подбираться по принципу обратного фильтра для защиты грунта основания от контактной суффозии.
Необходимая толщина пригрузки определяется исходя из условия недопущения фильтрационного выпора грунта.
9 Расчет местной прочности скальных оснований
9.1 Расчет местной прочности скальных оснований гидротехнических сооружений следует производить:
для установления необходимости разработки мероприятий, предотвращающих возможное нарушение противофильтрационных устройств;
для учета при разработке мероприятий по повышению прочности и устойчивости сооружений;
для учета достижения предела местной прочности при расчетах напряженно-деформированного состояния системы "сооружение-основание".
(Измененная редакция, Изм. N 1).
9.2 Проверку местной прочности скальных оснований следует производить по расчетным площадкам:
а) совпадающим с плоскостями, приуроченными к трещинам в массиве;
б) совпадающим с плоскостью, приуроченной к контакту "сооружение-основание" и к контактам скальной породы с укрепительными конструкциями в основании (шпонками, зубьями, решетками и т.д.);
в) не совпадающим с плоскостями, приуроченными к трещинам и к контакту "сооружение-основание".
9.3 Критериями обеспечения местной прочности по площадкам, указанным в перечислениях а) и б) 9.2, являются условия:
(Измененная редакция, Изм. N 1).
9.4 Критериями обеспечения местной прочности по площадкам, указанным в последнем абзаце 9.2в, являются условия
При невыполнении приведенных выше критериев местной прочности необходимо определить очертания зон разуплотнения и пластических деформаций.
Зона разуплотнения не должна пересекать цементационную завесу и дренаж. В противном случае должны быть выполнены фильтрационные расчеты в соответствии с указаниями раздела 8 в нелинейной постановке с учетом измененного фильтрационного режима.
Зона пластических деформаций не должна охватывать более 1/3 подошвы сооружения или потенциально опасной расчетной поверхности сдвига.
Допускается рассматривать основание совместно с сооружением как систему линейно-деформируемых тел, на контакте между которыми выполняются условия равновесия и равенства перемещений.
При обосновании допускается схематизация системы "сооружение-основание", позволяющая решать плоскую задачу теории упругости применительно к одному или нескольким плоским сечениям. При этом поверхность основания может быть принята плоской, а тело основания - как однородным, так и состоящим из некоторого числа однородных областей либо имеющим непрерывно изменяющиеся характеристики. При необходимости следует учитывать естественный рельеф поверхности основания, пространственный характер работы системы "сооружение-основание", а также детализировать распределение механических характеристик основания.
При определении напряженного состояния основания следует учитывать выявленные анизотропные свойства грунта.
Если при определении напряжений в некоторых областях основания одно или несколько из условий, определенных по формулам (22)-(25), не выполняется, то следует производить уточнение решения задачи. Такое уточнение следует выполнять с использованием нелинейной зависимости между напряжениями и деформациями или путем изменения геометрии сечения за счет исключения из рассмотрения указанных областей.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
10 Определение напряжений
10.1 Напряжения в основании сооружения необходимо определять для использования их в расчетах прочности конструкций и сооружений, устойчивости сооружений, а также в расчетах осадок, несущей способности и местной прочности оснований.
При проектировании сооружений на скальных основаниях определение контактных напряжений необходимо для обоснования проектирования противофильтрационных мероприятий и оценки фильтрационной надежности подземного контура сооружений. Расположение цементационной завесы под плотиной в области, где имеют место растягивающие напряжения, резко снижает эффективность завесы, что требует разработки специальных конструктивных решений для обеспечения надежности подземного контура сооружения.
10.1а В целях уменьшения усилий в конструкциях или элементах сооружения при проектировании следует рассматривать возможность создания оптимального распределения контактных напряжений, предусматривая устройство выступов на подошве сооружений, уплотнения отдельных зон основания и соответствующую последовательность возведения и загружения сооружения.
10.1б При определении напряжений в основаниях следует применять численные методы механики сплошных сред. При этом должны соблюдаться требования 11.4.
Контактные напряжения следует вычислять по специальным программам, реализующим аналитические решения задачи или численные методы расчета (по напряжениям в окрестности контакта), либо используя методы внецентренного сжатия коэффициентов постели, экспериментальных эпюр.
10.1в При использовании численных методов допускается схематизация системы "сооружение - основание", позволяющая решать плоские задачи применительно к одному или нескольким плоским сечениям. Неоднородность расчетных сечений следует учитывать, представляя их состоящими из некоторого числа однородных областей. При необходимости пространственный характер работы системы следует учитывать с помощью экспериментальных или вычислительных методов механики сплошных сред.
10.1а, 10.1б, 10.1в (Введены дополнительно, Изм. N 1).
10.2 В расчетах прочности конструкции контактные напряжения для сооружений I и II классов допускается, а для сооружений III и IV классов рекомендуется определять упрощенными методами.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
10.3 В расчетах прочности сооружений при использовании эпюр контактных напряжений, полученных из решения задач теории упругости, следует рассматривать дополнительно и вторую эпюру контактных напряжений, вычисленную одним из рекомендуемых упрощенных методов. Если полученные при этом изгибающие моменты имеют разные знаки, то при расчетах прочности рекомендуется использовать оба значения, уменьшенные на 10% разности этих величин, а если одинаковые - то лишь больший изгибающий момент, также уменьшенный на указанную величину.
а) при расчете сооружения по схеме плоской деформации:
в направлении длины сооружения
в направлении ширины сооружения
В формулах (26), (27)
(Измененная редакция, Изм. N 1).
При наличии на части подошвы сооружения растягивающих нормальных контактных напряжений этот участок должен быть исключен из расчетной контактной поверхности, а для оставшейся части контактные напряжения должны быть пересчитаны.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
10.6 При определении контактных напряжений с учетом гибкости сооружений допускается применять метод коэффициента постели. Гибкость элементов конструкции следует определять с учетом возможности образования трещин.
10.7 При использовании методов коэффициента постели и внецентренного сжатия касательные контактные напряжения допускается принимать распределенными равномерно, а при использовании метода экспериментальных эпюр - пропорционально нормальным контактным напряжениям.
Касательные напряжения, обусловленные действием вертикальных сил, при расчетах прочности сооружений, как правило, не учитываются. При получении на участке подошвы сооружения касательных напряжений, превышающих предельные, они должны быть приняты равными предельным, а на остальных участках они должны быть соответственно откорректированы на основе расчетов.
10.8 При неоднородных основаниях с вертикальными и крутопадающими слоями в расчетах контактных напряжений допускается использовать приближенные методы, в которых контактные напряжения следует принимать пропорциональными модулям деформации грунта каждого слоя в зависимости от их размеров и эксцентриситета приложения нагрузки. В пределах каждого слоя распределение контактных напряжений принимается линейным.
10.9 При наличии в основании слоев переменной толщины или при наклонном залегании слоев в расчетах контактных напряжений используют приближенные методы, основанные на приведении расчетной схемы основания со слоями переменной толщины или при наклонном залегании слоев к схеме условного основания с вертикально расположенными слоями.
При горизонтальном расположении слоев грунта постоянной толщины неоднородность основания может не учитываться.
10.10 При определении нормальных контактных напряжений методами экспериментальных эпюр и коэффициента постели учет неоднородности основания следует производить путем сложения ординат эпюр, определенных по 10.5 и 10.6 настоящего раздела в предположении однородных оснований с ординатами дополнительной эпюры. Ординаты дополнительной эпюры следует принимать равными разности ординат эпюр, построенных для случаев неоднородного и однородного оснований с использованием метода внецентренного сжатия.
10.11 При определении напряжений необходимо учитывать конструктивные особенности сооружения, последовательность его возведения, вид основания, а при залегании в основании мерзлых грунтов или возможном его промораживании - расположение талых и мерзлых зон, а также последовательность замораживания и оттаивания.
При расчете напряжений на контакте грунта с железобетонными распластанными конструкциями гидротехнических сооружений (плитами водобоев и рисберм плотин, возводимых на нескальных основаниях, плитами доков и т.п.) рекомендуется учитывать:
понижение жесткости железобетонных конструкций с учетом образования трещин ограниченного раскрытия, регламентированного нормами проектирования бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений;
в бетонных и железобетонных конструкциях, возводимых на скальных и нескальных основаниях, последовательность укладки бетона отдельными блоками бетонирования.
10.12-10.14 (Исключены, Изм. N 1).
11 Расчет оснований по деформациям
11.1 Расчет оснований и грунтовых сооружений (плотин и др.) по деформациям необходимо производить с целью обоснования конструкции системы "сооружение-основание" или ее элементов, перемещения которых (осадки, горизонтальные перемещения, крены и пр.) не должны превосходить нормируемые значения, гарантирующие по этому фактору нормальные условия их эксплуатации и обеспечивающие техническую надежность и долговечность. При этом прочность и трещиностойкость конструкции должны быть подтверждены расчетом, учитывающим усилия, которые возникают при взаимодействии сооружения с основанием.
Расчет по деформациям должен производиться на основные сочетания нагрузок с учетом характера их действия в процессе строительства и эксплуатации сооружения (последовательности и скорости возведения сооружения, графика наполнения водохранилища и т.д.). Расчеты перемещений, от которых зависят прочность и устойчивость конструкций, следует выполнять также и на особые сочетания нагрузок.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
(Измененная редакция, Изм. N 1).
технологических требований к деформациям сооружения, включая требования к нормальной эксплуатации оборудования;
требований к прочности, устойчивости и трещиностойкости конструкций, включая общую устойчивость сооружения.
При этом определение деформаций сооружения и основания в зависимости от их класса и этапа проектирования следует производить как упрощенными (инженерными) методами расчета, регламентированными в 11.5-11.14, так и вычислительными методами, базирующимися на более детальной схематизации системы "сооружение-основание" и на использовании более совершенных математических моделей грунта (нелинейных, упругопластических, в том числе учитывающих многофазность, реологические свойства грунтов и т.д.).
Значения деформаций сооружений и их оснований в период эксплуатации следует определять с учетом развития процессов консолидации и ползучести грунтов, а в криолитозоне - также процессов промерзания и оттаивания грунтов. При этом надлежит использовать указанные выше вычислительные методы. На предварительных стадиях проектирования и для сооружений III и IV классов определение нестабилизированных значений деформации допускается производить упрощенными (инженерными) методами, например на основе решений одномерных задач консолидации и ползучести.
В тех случаях когда для определения деформаций обязательным является использование нескольких указанных методов (11.6.1 и 11.7.1), условие (1) должно выполняться для всех этих случаев.
11.5 Расчетная схема системы "сооружение-основание" должна разрабатываться с учетом факторов, определяющих напряженное состояние и деформации основания и сооружения (конструктивных особенностей сооружения, технологии его возведения, характера сложения и свойств грунтов основания, возможности их изменения в процессе строительства и эксплуатации сооружения, характера внешних воздействий и т.п.).
Расчетные модели системы "сооружение-основание" должны учитывать визуальное нарушение контакта между ними.
11.6 Определение осадок сооружений
(Измененная редакция, Изм. N 1).
Значения напряжений должны определяться с учетом фильтрационных сил и взвешивающего действия воды ниже уровня грунтовых вод.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
11.7 Расчет крена сооружений на нескальных основаниях
11.7.2 Крен сооружений с прямоугольной подошвой, вызванный внецентренным приложением вертикальной нагрузки в пределах ширины сооружения, в случае однородного и горизонтально-слоистого основания без учета фильтрационных сил допускается определять:
а) в направлении большей стороны подошвы сооружения по формуле
б) в направлении меньшей стороны подошвы сооружения по формуле
(Измененная редакция, Изм. N 1).
________________
* Измененная редакция, Изм. N 1.
11.7.3 Определение крена сооружения от пригрузки основания вне подошвы сооружения следует производить по формуле
Рисунок 2 - Схема к определению крена сооружения от пригрузки
Пригрузку допускается аппроксимировать прямоугольной, треугольной или трапецеидальной эпюрой в зависимости от формы засыпаемого котлована.
11.8 Расчет горизонтальных перемещений сооружений на нескальных основаниях и элементов сооружения, воспринимающих горизонтальную нагрузку (например, подпорные стены, здания ГЭС, анкерные устройства), следует производить вычислительными методами, учитывающими развитие областей пластических деформаций, в соответствии с указаниями 11.4.
Для сооружений III и IV классов горизонтальные перемещения допускается определять упрощенными методами по указаниям приложения Н (для конечных горизонтальных перемещений).
11.9 Для анкерных устройств и других элементов сооружения, от перемещения которых зависят его прочность и устойчивость, расчеты горизонтальных перемещений выполняются при характеристиках грунта и нагрузках, соответствующих предельным состояниям первой группы.
12 Контроль качества подготовки оснований ГТС
Основные положения
12.1 Возведение гидротехнического сооружения разрешается только после подготовки основания (и береговых примыканий), выполненной в соответствии с проектом и принятой комиссией по акту.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
12.2 Контроль качества подготовки оснований (контроль) в процессе строительства проводится в рамках строительного контроля, осуществляемого с целью соблюдения соответствия технологии и качества выполняемых работ требованиям проекта производства работ.
12.3 Контроль производства и приемка готовых работ проводятся совместно представителями заказчика, проектной и строительной организаций.
12.4 Проектная организация по договору с заказчиком создает группу авторского надзора и организует ее работу. Авторский надзор должен требовать обеспечения соответствия выполненных на объекте работ рабочей документации. Все отступления от проектных решений и указания об их устранении фиксируются в журнале авторского надзора.
12.5 Строительная организация создает службу геотехнического контроля, в задачи которой входят, в частности, наблюдения за технологическим процессом, опробование подготовленного основания, определение характеристик грунтов и проверка его соответствия требованиям проекта. Все наблюдения и результаты опробования заносятся в соответствующие журналы геотехконтроля.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
12.6 Контроль оформляется как контроль скрытых работ и по его итогам составляется документ (акт) об их приемке и пригодности обследованного основания или его участка к выполнению последующих работ. Необходимым приложением к акту приемки является документация по выполненным инженерно-геологическим изысканиям и исполнительным съемкам, в которой указаны фактические отметки поверхности и границы основания (или его участка) в плане.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
Контроль качества подготовки оснований, сложенных нескальными грунтами
12.7 Контроль качества оснований, сложенных нескальными грунтами, должен включать:
наблюдение за соблюдением принятой в проекте технологии подготовки основания;
отбор проб и определение характеристик грунтов;
проверку соответствия показателей физико-механических характеристик грунтов основания их проектным значениям.
12.8 (Исключен, Изм. N 1).
Для каждой точки опробования должна выполняться планово-высотная геодезическая привязка.
12.10 Все наблюдения и результаты лабораторных определений, полученные при геотехническом контроле, должны служить для оценки соответствия качества основания требованиям проекта. Необходимым условием приемки основания является соответствие величин определяемых характеристик контрольным значениям.
12.11 Оценка качества подготовки основания производится путем сравнения фактических отметок его поверхности и показателей свойств грунтов с проектными значениями.
12.12 Приемка основания намывного сооружения (или его участка) должна установить степень соответствия качества основания требованиям проекта:
по выполнению вскрышных работ и соответствию фактических отметок, определяемых геодезической съемкой, проектным;
по физико-механическим характеристикам проб грунта, отобранного из основания (включая грунт, уложенный в месте перебора и заменяющий некачественный грунт).
Отбор проб производится по контрольным поперечникам и створам, принятым для контроля намытого грунта, а также в характерных местах между поперечниками при наличии, например, слабых грунтов.
12.13 При производстве работ в зимний период необходимо вести наблюдения (с фиксацией в журнале наблюдений) за состоянием и температурой грунта основания, температурой воздуха, скоростью ветра, атмосферными осадками и толщиной промороженного слоя грунта.
12.14 При контроле качества оснований ГТС, расположенных в северной строительно-климатической зоне, следует обращать внимание на характер и величину льдистости и заторфованности для несвязных грунтов, а для связных грунтов, кроме того, и на величину засоленности.
Контроль качества подготовки оснований, сложенных скальными грунтами
12.15 При вскрытии котлована в скальных породах следует контролировать состояние пород, в том числе и геофизическими методами, фиксируя наличие в них трещин (с заполнителем и без него), зон дробления, сбросов и сдвигов и т.п.
12.16 Противофильтрационные мероприятия на контакте между суглинистым ядром или экраном плотин и скальным основанием (расчистка и заделка крупных трещин бетоном, применение площадной цементации, набрызг-бетона, устройство специальных локальных преград трещин и др.) должны выполняться согласно рабочему проекту скального основания с учетом детального инженерно-геологического обоснования. Основание под укладку противофильтрационного устройства плотины следует принимать по участкам (по сетке квадратов).
12.17 Контроль качества подготовки скальных оснований бетонных сооружений должен включать проверку состояния поверхности, отсутствия в породе незаделанных трещин, каверн и т.п., зарисовку трещин в скале перед бетонированием.
12.18 При контроле качества скального основания сооружений, расположенных в северной строительно-климатической зоне, следует обращать внимание на степень выветрелости скалы, ширину раскрытия трещин и степень их заполнения мелкозернистыми грунтами, льдом, льдосодержащим материалом (лед в виде цемента, шлиров).
12.19 Контроль и оценка качества подготовки скальных и грунтовых оснований должны выполняться с участием инженера-геолога, входящего в группу авторского надзора.
Контроль строительного водопонижения
12.20 Строительное водопонижение применяется при производстве земляных работ в процессе возведения гидротехнических сооружений, устройства подземных выработок, коммуникаций, а также при других работах в водонасыщенных грунтах.
12.21 Задачей строительного водопонижения является создание и поддержание в течение строительного периода депрессионной воронки в водоносных грунтах, где устраиваются котлованы, а также снятие избыточного напора в подстилающих водоносных грунтах, отделенных от подошвы котлована водоупором.
12.22 На строительное водопонижение должен быть составлен проект производства работ, в который должны быть включены следующие материалы, необходимые для службы контроля:
строительный генеральный план системы строительного водопонижения, где нанесены контуры будущего сооружения и геологические разрезы с указанием фильтрационных свойств грунтов;
программа ведения гидрогеологических и геодезических наблюдений в период строительства.
12.23 В процессе производства работ следует проверять:
соблюдение проектных размеров скважин;
гранулометрический состав обсыпок фильтров водопонижающих скважин в соответствии с принятым в проекте производства работ;
установку фильтровых колонн;
гранулометрический состав и правильность укладки фильтров на откосах котлованов согласно проекту производства работ по водопонижению в неустойчивых (суффозионных) грунтах, а также при открытом водоотливе;
состояние откосов и дна котлована, что должно проводиться путем ежедневного визуального осмотра, а также с учетом анализа гидрогеологических и геодезических наблюдений;
состояние территории и сооружений, находящихся в зоне депрессионной воронки.
Замеченные изменения должны отмечаться в журнале производства работ. О нарушениях следует сообщать проектной организации, заказчику и главному инженеру строительного подразделения для незамедлительного принятия соответствующих мер по их устранению.
12.24 Служба геотехнического контроля должна участвовать в приемке в эксплуатацию строительного водопонижения, а также при его ликвидации.
Служба геотехнического контроля должна проводить наблюдения за расходом откачиваемой воды, снижением уровней (напоров) подземных вод на прилегающей территории, изменением химического состава, температурой откачиваемой воды, количеством выносимых водой твердых частиц.
Полученные данные наблюдений должны фиксироваться в журналах, где также следует отмечать наблюдающиеся во времени тенденции, выполнять сравнение фактических значений с критериальными показателями состояния основания (если данные показатели установлены по замеряемому параметру).
(Измененная редакция, Изм. N 1).
12.25 Служба геотехнического контроля должна проверять установку контрольно-измерительной аппаратуры, предусмотренную в проекте КИА. В состав КИА должны входить:
пьезометры для определения скорости понижения грунтовых вод и положения депрессионной поверхности в период эксплуатации;
реперы и марки для определения возможных деформаций территории и сооружений, находящихся в зоне влияния водопонижения;
другое измерительное оборудование, необходимое для эксплуатации систем водопонижения (лотки для замера расходов воды, шаблоны для определения изменений контуров откосов и т.п.).
(Измененная редакция, Изм. N 1).
Контроль качества работ по укреплению оснований
12.26 При проведении специальных видов работ по укреплению оснований гидротехнических сооружений с помощью цементации, устройства льдогрунтовых завес и траншейных стенок необходимо проводить контроль качества выполненных работ.
12.27 В процессе цементации необходимо постоянно осуществлять контроль качества закрепления грунта. При этом следует определять степень пропитки грунта раствором, состояние его в порах, а также остаточную пористость, однородность закрепления и коэффициент фильтрации упрочненного (уплотненного) грунта.
Комплекс исследований качества закрепления грунта выполняют либо непосредственно на закрепляемом участке (определяют осадку штампа, изучают структуру закрепленного грунта по шурфам и др.), либо в лаборатории на образцах (монолитность, прочность).
Водопроницаемость закрепленного грунта определяют нагнетанием воды в контрольную скважину.
Если прочность закрепленного грунта окажется менее 90% установленной проектом, а удельное водопоглощение - более 110% проектной величины, качество закрепления грунта следует считать неудовлетворительным и необходимо провести дополнительное укрепление.
12.28 При производстве работ необходимо представить следующую документацию:
журнал по цементации, в который заносят данные по режиму нагнетания, составу смеси, концентрации и расходу раствора;
журнал лабораторных испытаний материалов;
журнал и акты контрольных испытаний зацементированного грунта;
журнал наблюдений за фильтрацией и положением уровней воды в пьезометрах;
исполнительный профиль по осям закрепленного массива;
план расположения скважин.
12.29 При создании льдогрунтовой завесы замораживающая система может быть сдана в эксплуатацию лишь после ее испытаний, во время которых проверяют работу всех узлов замораживающей станции, прочность и водонепроницаемость магистральных трубопроводов и замораживающих колонок, а также работу запорных устройств. По результатам испытаний надлежит составить акт.
12.30 Все наблюдения за режимами и показания измерительных и регистрирующих приборов следует заносить в журнал, который является основным первичным документом по эксплуатации системы.
В журнале необходимо регистрировать:
температуру теплоносителя в магистральных трубопроводах и колонках;
показания водомеров и манометров, установленных на главных магистралях и отдельных колонках.
12.31 При нормальной работе замораживающих колонок разница между температурами теплоносителя в питательной и отводящей трубах в первые 5-10 сут замораживания должна составлять 4-6 °С, затем постепенно снижаться до 2-3 °С, а к концу активного замораживания снижаться до 1 °С. Отклонение от этого режима указывает на засорение системы питания колонок.
12.32 Для контроля над распределением теплоносителя по отдельным участкам замораживания на каждом из параллельно подключенных распределителей устанавливают дифференциальные манометры с диафрагмами.
12.33 Контроль температуры грунта в процессе его замораживания следует осуществлять через контрольные термометрические скважины, которые располагают между рабочими скважинами и по контуру будущей льдогрунтовой стенки в соответствии с проектом, объединенные в группы на типовых и аномальных участках завесы с расстоянием между группами 15-20 м.
12.34 Температуру грунта в термометрических скважинах надлежит измерять термометрами сопротивления, или терморезисторами, применение которых позволяет быстро и с одной измерительной станции определить температуру грунта в радиусе 200-250 м на разных глубинах и произвести автоматически ее запись. Замеры температуры в первые 10-15 дней замораживания следует осуществлять 2 раза в сутки, по истечении этого срока - 1 раз в сутки через каждые 5 м по глубине, а при слоистом разнородном строении массива - в каждом слое.
12.35 Контроль качества устройства противофильтрационных и несущих стенок, устроенных траншейным способом, необходимо осуществлять пооперационно, с составлением акта на скрытые работы на каждую операцию.
12.36 В процессе работ требуется:
вести систематический контроль качества бентонитового раствора;
проверять исходный бентонитовый материал при поступлении его на стройку;
подбирать в лаборатории состав бентонитового раствора и контролировать стабильность параметров этого раствора (плотность, вязкость, водоотдача и др.) как при приготовлении и выдаче его на растворном узле, так и в местах его использования.
Для этого на всех участках следует брать пробы раствора и производить их лабораторный анализ.
При разработке траншей следует вести непрерывное наблюдение за уровнем раствора и уровнем грунтовых вод, поскольку снижение первого из них или повышение второго может привести к обрушению откосов.
12.37 Исполнитель работ обязан:
вести подбор материалов для заполнения траншей и скважин;
определять их гранулометрический состав, пределы пластичности, влажность, необходимую вязкость раствора, прочностные и противофильтрационные свойства;
проверять загрязнение раствора, полноту пропитки бентонитом вынутого из траншеи грунта в случае, если он предназначается для использования в виде заполнителя, а также наличие в нем камней, линз проницаемого грунта и др.
Контроль должен вестись непрерывно как при приготовлении смеси, так и при ее укладке под бентонитовый раствор.
13 Наблюдения за поведением оснований в процессе эксплуатации
Цели и задачи наблюдений за поведением оснований
13.1 Наблюдения за поведением оснований в процессе эксплуатации следует проводить на сооружениях I и II классов, а при сложных инженерно-геологических условиях также на сооружениях III и IV классов, на протяжении всего периода эксплуатации гидротехнических объектов. Эти наблюдения должны обеспечить количественные оценки изменения состава, строения и свойств грунтов отдельных участков, зон основания в пространстве и во времени.
13.2 Главной целью натурных наблюдений является обеспечение безопасной эксплуатации сооружений путем своевременного выявления опасного развития процессов взаимодействия сооружений с природной средой, а также выявления не прогнозированных процессов и явлений для оперативного выполнения предупреждающих и защитных мероприятий. В процессе наблюдений проводятся:
оценка изменений инженерно-геологических условий за период строительства и эксплуатации гидроузла, включая изменения рельефа, геологического строения, гидрогеологических условий, состава, строения и свойств грунтов, активности инженерно-геологических процессов;
установление причин осадок, просадок, смещений, деформаций, трещинообразования, фильтрационных расходов и других непроектных ситуаций;
качественный и количественный прогноз изменения во времени и в пространстве техноприродных процессов с оценкой вероятности аварийных ситуаций и связанных с этим ущербов;
разработка мер по предотвращению дальнейшего развития негативных процессов в основании, восстановлению условий нормальной его работы, обоснованию защитных мероприятий.
13.3 В задачи наблюдений должны входить:
выявление и оконтуривание зон влияния опасных природных процессов;
оценка изменений состояния и свойств грунтов основания (набухания, протаивания, промерзания, разуплотнения, трещинообразования), уровенного, температурного и гидрохимического режима подземных вод;
фиксирование динамики развития опасных инженерно-геологических (техноприродных) процессов, при которых в основании изменяется какая-либо характеристика состояния или свойства грунтов (разуплотнение, трещинообразование, оползни, обвалы, солифлюкция, сели, геодинамические и криогенные процессы, подтопление, переработка берегов, выветривание и др.);
оценка изменений глубин сезонного промерзания и протаивания грунтов;
выявление направлений, периодичности, сезонности изменения наблюдаемой характеристики (например, открытия или смыкания трещин);
оценка изменения активной зоны под сооружением с оценкой ее мощности и послойным (или поблочным) определением изменений характеристик свойств грунтов при вариациях УВБ и т.д.
На гидротехнических сооружениях I класса, расположенных в районах с сейсмичностью 7 баллов и выше, и на сооружениях II класса, расположенных в районах с сейсмичностью 8 баллов и выше, необходимо вести динамический паспорт сооружений и проводить специальные наблюдения и испытания в соответствии с ГОСТ Р 22.0.01 и ГОСТ Р 22.1.02.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
13.4 Наблюдения за поведением основания должны быть организованы на основе материалов инженерных изысканий с начала их возведения и продолжаться в течение всего времени строительства и эксплуатации.
В процессе строительства контроль осуществляется с помощью закладываемой КИА (датчиков порового давления, температурных терморезисторов, датчиков изменения контактных напряжений и т.п.).
13.5 Наблюдения следует проводить на характерных, специально оборудованных пунктах наблюдательной сети.
Задачи, объем и периодичность наблюдений, состав сети первоначально устанавливаются проектом и в дальнейшем могут быть изменены на основании результатов наблюдений, в зависимости от состояния гидротехнических сооружений. Эти изменения согласовываются с проектной организацией, которая выпускала проект сооружения.
13.6 Для каждого напорного гидротехнического сооружения в местных производственных инструкциях должны быть приведены разработанные проектной организацией предельно допустимые значения диагностических показателей состояния и свойств основания, которые могут уточняться на основе результатов проведенных наблюдений.
13.7 Для повышения оперативности и достоверности наблюдений за поведением основания в процессе эксплуатации рекомендуется использовать автоматизированные системы измерений, включающие современные ЭВМ. Уровень автоматизации определяется объемом КИА и условиями эксплуатации.
13.8 При проведении наблюдений за поведением оснований ГТС необходимо соблюдать следующие требования:
регистрировать уровни бьефов и среднесуточную температуру воздуха в створе гидроузла, ежедневно;
обеспечить достаточную частоту снятия отсчетов с приборов КИА в зависимости от интенсивности изменения нагрузок и воздействий. При высокой скорости наполнения и опорожнения водохранилища, резких температурных изменениях частота отсчетов датчиков, откликающихся на эти изменения, должна быть выше, чем в период медленно изменяющихся воздействий;
наблюдения за параметрами, связанными между собой причинно-следственными зависимостями (УВБ - пьезометрические уровни, противодавление - фильтрационный расход и т.д.) должны выполняться в течение как можно более короткого временного интервала;
обеспечить достоверность показаний КИА и достаточную квалификацию специалистов.
Наблюдения должны проводиться за:
деформациями основания и раскрытием трещин на контакте с сооружениями;
противодавлением под сооружением;
величиной фильтрационных расходов;
состоянием бортовых примыканий.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
13.9 Проект натурных наблюдений (мониторинга) гидротехнических сооружений должен разрабатываться специализированной организацией, имеющей соответствующие допуски на проведение данного вида работ.
Состав и объем натурных наблюдений за основаниями ГТС в общем случае следует назначать в зависимости от класса сооружения, его конструктивных особенностей, инженерно-геологических, климатических, сейсмических условий, а также условий возведения и эксплуатации.
Регулярные инструментальные и визуальные натурные наблюдения за основаниями гидротехнических сооружений должны проводиться в режиме мониторинга в сроки и с периодичностью, определяемыми программой наблюдений.
В состав инструментальных натурных наблюдений должны быть включены все наблюдения за основанием конкретного сооружения в соответствии с перечнем диагностических показателей, характеризующих его работу и техническое состояние, контролируемые значения которых могут измеряться стационарной КИА и (или) переносными приборами.
Состав и объем натурных наблюдений за основаниями сооружений и природной средой в зоне взаимодействия с сооружением определяются в проекте мониторинга на основании сценариев возникновения чрезвычайных и аварийных ситуаций с целью своевременного их предотвращения.
13.10 Натурными наблюдениями за основаниями бетонных и железобетонных сооружений необходимо оценивать:
напряженно-деформированное состояние элементов основания;
разуплотнение скального основания в зоне контакта с подошвой плотины;
раскрытие тектонических трещин и трещин отдельностей в скальном основании;
общие и относительные перемещения основания;
фильтрационный режим основания и береговых массивов сопряжений;
температурный режим основания, водохранилища;
вибрационные нагрузки от работы агрегатов и водопропускных устройств.
Натурными наблюдениями за основаниями грунтовых сооружений (плотин и дамб) необходимо оценивать:
фильтрационный режим основания, береговых примыканий;
общие и относительные осадки и перемещения;
поровое давление в глинистых грунтах;
фильтрационную прочность грунтов основания и береговых примыканий;
температурный режим, основания, берегов и водохранилища (в криолитозоне);
напряженно-деформированное состояние;
выявление и оценку выходов фильтрации в основании и берегах;
регистрацию и оценку очагов фильтрационно-суффозионных выносов грунта из основания, береговых и пойменных массивов, примыкающих к сооружениям;
контроль за работой и состоянием дренажей, водоотводящих выпусков, канав и кюветов.
Контрольно-измерительная аппаратура
13.11 Оснащение оснований ГТС на период их эксплуатации контрольно-измерительной аппаратурой должно осуществляться, главным образом, в период их строительства по специальному проекту натурных наблюдений (мониторинга).
В состав КИА должны включаться измерительные приборы (датчики, преобразователи) серийного (промышленного) типа, прошедшие метрологическую аттестацию и сертификацию, удовлетворяющие требованиям по точности и диапазону измерений, долговременной стабильности.
Требуется, по возможности, предусматривать периодическое выполнение вручную контрольных замеров тех параметров, регистрация значений которых проводится автоматически путем опроса приборов КИА.
В проекте инструментальных натурных наблюдений должны быть предусмотрены меры по защите от повреждений КИА, кабельных линий от установленных в сооружение измерительных приборов и измерительных пультов, а также необходимые меры по обеспечению безопасного производства работ при проведении измерений.
В качестве измерительных устройств, не требующих метрологической аттестации, допускается использовать в системе КИА приборы не промышленного изготовления, прошедшие широкую апробацию на практике (трубные пьезометры, механические щелемеры, геодезические марки и реперы, ленты, рейки и т.п.).
Для обеспечения достоверности показаний КИА, не требующей метрологической аттестации, необходимо проводить периодические проверки ее работоспособности.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
13.12 Контрольно-измерительная аппаратура в основании гидротехнического сооружения должна быть установлена в наиболее "чувствительных", характерных по реакции к нагрузкам и воздействиям зонах, в которых измеренные величины соответствующего контролируемого диагностического показателя являются основой для расчета критериев безопасности основания.
При назначении номенклатуры и количества КИА в основаниях должны быть удовлетворены требования по необходимой представительности, достоверности и сравнимости результатов инструментальных наблюдений.
Приборы и устройства, предназначенные для проведения натурных наблюдений за основанием, размещаются, как правило, в контрольных сечениях по всей длине сооружения с учетом его конструктивных решений, инженерно-геологических и геокриологических особенностей и профиля поверхности основания.
Количество контрольных сечений по длине основания назначаются с таким расчетом, чтобы по показаниям установленной в них КИА можно было с достаточной подробностью характеризовать работу и состояние основания в целом и отдельных наиболее ответственных участков и элементов.
13.13 При сдаче гидротехнического сооружения в промышленную эксплуатацию генподрядчик, осуществляющий строительство и монтаж КИА, передает заказчику по акту приемки-сдачи всю установленную контрольно-измерительную аппаратуру, а также:
комплект рабочих чертежей и исполнительных схем на установку КИА;
паспорта, аттестаты и монтажно-эксплуатационные инструкции средств измерений;
акты предмонтажной и послемонтажной проверок работоспособности приборов, акты на установку приборов в сооружения;
монтажные ведомости приборов;
журналы "нулевых" и последующих измерений по КИА, технические отчеты по выполненным натурным наблюдениям в строительный период.
13.14 Подходы к измерительным пультам и приборам КИА должны отвечать требованиям техники безопасности и охраны труда.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
Режим наблюдений за поведением оснований в процессе эксплуатации ГТС
13.15 Натурные наблюдения за основаниями гидротехнических сооружений должны начинаться на стадии их строительства и продолжаться непрерывно в течение всего периода жизненного цикла сооружений вплоть до их консервации или ликвидации.
Для каждого конкретного основания гидротехнического сооружения периодичность регулярных натурных наблюдений устанавливается индивидуально с учетом инженерно-геологических, гидрогеологических, геокриологических условий, компоновочных и конструктивных особенностей сооружений, характера реакции сооружения и основания на нагрузки и воздействия, наличия (отсутствия) и интенсивности развития неблагоприятных для сооружения процессов или повреждений, условий эксплуатации.
Объем и периодичность натурных наблюдений и состав КИА, устанавливаемой на ГТС, должны определяться проектной документацией.
В полном объеме наблюдения по КИА должны продолжаться около 5 лет после наполнения водохранилища, пока деформации основания и характеристики фильтрационного потока не стабилизируются. После этого наблюдения могут проводиться по сокращенному числу точек и с меньшей частотой. Изменения в периодичности циклов измерений после выхода работы сооружения на установившийся режим и в отсутствие аномальных явлений или процессов должны проводиться только при соответствующем обосновании проектной или профильной научно-исследовательской организациями с учетом соответствия работы и технического состояния сооружений требованиям проекта, критериям безопасности, а также степени информативности получаемых данных наблюдений.
Если в работе гидротехнического сооружения наблюдаются проявление и интенсивное развитие опасных процессов (появление сосредоточенных очагов фильтрации; развитие суффозионного выноса грунта, просадочных и оползневых явлений; образование опасных трещин; резкие повышения фильтрационных напоров, расходов и градиентов напора, интенсификация осадок или горизонтальных смещений, раскрытия швов и трещин), измерения по КИА и визуальные осмотры сооружения должны проводиться по учащенному графику ежедневно или несколько раз в сутки, вплоть до выяснения причин возникновения указанных процессов и реализации оперативных инженерных решений по их ликвидации (при необходимости ежедневно или несколько раз в сутки).
Внеочередные циклы измерений по КИА и визуальных осмотров сооружений должны проводиться: после прохождения катастрофических паводков; землетрясений более 5 баллов; сильных штормов (ураганов); форсировки уровня верхнего бьефа выше проектного; перемерзания дренажных устройств.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
13.16 Результаты измерений должны заноситься в журналы наблюдений, оформляемые по утвержденной на стадии проекта форме (которая может корректироваться вместе с составом наблюдений). Следует выполнять фотофиксацию (видеосъемку) нарушений состояния основания и сооружения на проблемных участках. В журнале наблюдений следует документировать и признаки нарушения работоспособности приборов КИА.
Первичная обработка данных мониторинга должна заключаться в переводе показаний КИА и измерительных устройств в физические величины контролируемых показателей основания (например, напряжения, напор, расход, температура, смещения и др.), в выявлении ошибок измерений и в оперативном занесении полученной обработанной информации в базы данных информационно-диагностической системы (компьютер пользователя).
Информационно-диагностическая система должна создаваться на базе современных компьютерных и информационных технологий и программно-технического обеспечения.
Вторичная обработка введенной в информационно-диагностическую систему мониторинга информации о выполненных измерениях по КИА должна проводиться с использованием программного комплекса.
Результаты вторичной обработки данных мониторинга должны быть представлены в виде таблиц, графиков изменения контролируемых показателей во времени и от действующих нагрузок, эпюр распределения значений показателей (напряжений, прогибов, осадок, смещений, напоров, температуры и др.) в пределах контрольных створов, секций, измерительных сечений.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
Методы наблюдений за поведением оснований
13.17 При производстве наблюдений за поведением оснований в процессе эксплуатации следует использовать следующие методы инженерной геофизики:
для наблюдения за изменениями уровня подземных вод - сейсморазведка корреляционным методом преломленных волн (КМПВ), электроразведка методом вертикального электрического зондирования (ВЭЗ), георадиолокация (ГРЛЗ);
для определения направления и скорости движения подземных вод водорежимные наблюдения методами резистивиметрии (РЗМ), термометрии (ТМ), радиоизотопными методами в одной или нескольких скважинах, а также модификацией метода заряженного тела (МЗТ);
для наблюдений за разгрузкой подземных и техногенных вод, очагов фильтрации - методы естественного электрического поля (ЕП), вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ), метод вызванной поляризации (ВП), резистивиметрии, термометрии;
для наблюдений за изменением глубины сезонного промерзания и протаивания - ВЭЗ, КМПВ, ГРЛЗ, различные виды каротажа;
для наблюдений за изменением напряженного состояния, трещинообразований - КМПВ, сейсмопросвечивание, метод акустической эмиссии (АЭ), ультразвуковой каротаж (УЗК), георадарные исследования;
для выявления, наблюдения и прогноза смещения масс горных пород - методы КМПВ, ВЭЗ и ЭП в модификациях векторных и режимных наблюдений, а также метод АЭ;
для изучения опасных инженерно-геологических процессов (карстовых, термокарстовых провалов, оползней) - методы КМПВ, общей глубинной точки (ОГТ), ВЭЗ, ЭП, ВЭЗ метод двух составляющих (МДС), ВЭЗ ВП, МЗТ, ГРЛЗ.
Рекомендуется выполнять отдельные зондирования или отрезки профилей с определением скорости продольных (желательно также поперечных) волн, сейсмический или ультразвуковой каротаж, межскважинное просвечивание. Также целесообразно применять радиоизотопный каротаж скважин (гамма-гамма-каротаж для оценки плотности, нейтрон-гамма-каротаж для оценки влажности).
13.18 Геофильтрационные наблюдения должны проводиться с целью характеристики и оценки влияния подземных вод на изменение состояния основания.
Геофильтрационные наблюдения должны включать:
уточнения проектных представлений об условиях фильтрации и ее воздействиях на основание;
выявление и оценку выходов воды через основание и примыкания плотин;
выявление, характеристику и оценку изменений силового давления подземных вод в зоне взаимодействия оснований и сооружений;
выявление, характеристику и оценку изменений режима и состава подземных вод при развитии техноприродных процессов в зоне взаимодействия оснований и сооружений;
контроль эффективности создаваемых противофильтрационных и дренажных устройств, обоснование целесообразных дополнений и изменений их конструкций;
наблюдения за уровнями, расходами, температурой и химическим составом подземных вод, а также гидродинамические исследования в наблюдательных скважинах и дренажных устройствах оснований;
индикаторные и индикационно-диагностические методы определения путей и скоростей движения подземных вод, опознавания различных типов этих вод, выявления зон их питания и разгрузки, в том числе зон активной инфильтрации на дне водохранилища;
гидрохимические методы в зоне взаимодействия природных подземных вод с водами фильтрационного потока из водохранилища, процессов выщелачивания и растворения пород основания, бетонных конструкций и инъекционных завес в подземном контуре сооружений;
специальные термометрические методы для выявления зон активной фильтрации, изучения динамики фильтрационных процессов и др.
13.19 Геотехнические наблюдения за поведением оснований должны проводиться с целью установления и количественной оценки изменений состава и свойств грунтов и влияния этих изменений на динамику развития процессов в зоне взаимодействия оснований и сооружений.
Геотехнические наблюдения должны включать:
описание, зарисовку и фотографирование грунта, извлекаемого из горно-буровых выработок;
отбор проб ненарушенного и нарушенного сложения из горно-буровых выработок (ГОСТ 12071);
лабораторное и полевое изучение состава и свойств грунтов.
13.20 Геотермические наблюдения должны проводиться с целью:
контролирования температурного режима основания плотин в северной строительно-климатической зоне (ССКЗ), особенно для плотин мерзлого типа для оценки параметров мерзлотных завес (глубины, ширины, сплошности) и границ развивающейся чаши оттаивания под верховой призмой плотины и их изменений во времени;
уточнения скорости и величин развития подруслового талика основания в плотинах талого типа; изменения показателей физико-механических и фильтрационных свойств грунтов в оттаивающей зоне основания.
Геотермические наблюдения должны включать:
режимные измерения температур грунтов основания по сети геотермических скважин, оборудованных комплектами (гирляндами) термодатчиков (терморезисторов, термометров сопротивления);
геофизические исследования комплексом методов для уточнения границ раздела мерзлых и талых зон в основании и физико-механических свойств грунтов в их пределах.
14 Инженерные мероприятия по обеспечению надежности оснований
Обеспечение сопряжения сооружения с основанием
14.1 При проектировании оснований сооружений следует предусматривать конструктивные и технологические мероприятия по сопряжению сооружения с основанием, обеспечивающие устойчивость сооружения, прочность основания (в том числе фильтрационную), допустимое напряженно-деформированное и термическое состояние сооружения и его основания при всех расчетных сочетаниях нагрузок и воздействий на весь проектный срок их эксплуатации и период строительства.
14.2 При проектировании сопряжений сооружений со скальными и нескальными основаниями следует учитывать, что:
разработка котлована под сооружение ведет к разгрузке и к разуплотнению грунтового массива основания и, как следствие, к увеличению его водопроницаемости и деформируемости и к уменьшению параметров сопротивления сдвигу;
возведение сооружения ведет к пригрузке и к уплотнению массива основания, уменьшению его водопроницаемости и деформируемости и к увеличению параметров сопротивления сдвигу, особенно сильно проявляющихся для скальных оснований.
14.3 В проекте оснований сооружений должны быть разработаны мероприятия, обеспечивающие предотвращение в процессе строительства изменения принятых в расчетах прочностных, деформационных и фильтрационных характеристик грунтов основания за счет промерзания, выветривания, разуплотнения и разжижения грунтов, а также исключающие возможность фильтрации напорных вод через дно котлована и его непроектное затопление.
14.3а Проект разработки глубокого котлована под сооружение в нескальных и полускальных (размываемых) грунтах должен предусматривать инженерные мероприятия (крепление откосов и дна, создание систем водопонижения и водоотведения и т.д.), предотвращающие повреждение откосной части и дна котлована атмосферными, поверхностными и грунтовыми водами.
Необходимость указанных мероприятий обосновывается по результатам анализа гидрометеорологических, гидрогеологических условий площадки строительства, физико-механических и фильтрационных характеристик грунтов основания, данных фильтрационных расчетов (выполненных с учетом требований раздела 8) и прогноза изменений гидрогеологического режима площадки на этапе строительства. Прогноз изменения гидрогеологического режима в процессе строительства сооружения следует выполнять путем математического моделирования фильтрационных процессов численными методами. При соответствующем обосновании допускается применение аналитических методов и результатов наблюдений по объектам-аналогам.
Поверхностные воды следует перехватывать системой открытых/закрытых дренажей, расположенных на прилегающей к котловану территории, в глубоких котлованах необходимо дополнительно устраивать системы сбора и транспортирования поверхностных вод с откосов, приуроченные к бермам.
Для определения необходимости применения мероприятий по предотвращению гидроразрыва (выпора) грунтов основания котлована должны быть выполнен расчет местной фильтрационной прочности грунта основания и проведена оценка влияния напорности водоносных горизонтов на условия производства работ. При разработке котлована в целях исключения гидроразрыва грунтов его основания следует предусмотреть устройство разгрузочных скважин, пионерных траншей и т.д. Разработка котлована должна вестись с применением способов и мероприятий, исключающих гидроразрыв грунтов дна котлована. К перечню предотвращающих мероприятий относятся устройство разгрузочных скважин, пионерных траншей и т.д. Конструкция крепления дна котлована выбирается из условия недопущения выпора грунтов основания и обеспечения работы строительной техники. На строительный период также предусматриваются мероприятия (в виде разгрузочных траншей, скважин и т.д.) по предотвращению гидроразрыва.
При необходимости уменьшения приточности к дренажу основания проектируются специальные противофильтрационные экраны из инертных, геосинтетических и иных маловодопроницаемых или водонепроницаемых материалов.
Устойчивость борта котлована будет обеспечена, если действующий градиент напора будет ниже критического градиента по местному фильтрационному выпору и контактному размыву. При оценке устойчивости борта котлована к фильтрационным деформациям следует обращать особое внимание на выклинивание в борт котлована прослоек грунтов, значительно (на несколько порядков) отличающихся от соседних грунтов по коэффициенту фильтрации. В указанных зонах при соответствующих гидродинамических условиях можно ожидать опасных фильтрационных деформаций. Конструкция крепления откосов выбирается из условия недопущения развития негативных суффозионных и эрозионных процессов в бортах котлована.
Инженерные мероприятия должны быть направлены на сохранение проектных габаритов котлована.
Все мероприятия должны назначаться с учетом длительности каждого этапа существования котлована: разработка, открытый котлован, строительство сооружения, засыпка пазух котлована.
(Введен дополнительно, Изм. N 1).
14.4 В процессе строительства следует осуществлять геотехконтроль с оперативной оценкой физико-механических характеристик грунтов основания. При неблагоприятных отклонениях характеристик грунтов следует произвести корректировку проекта сооружения или производства работ.
14.5 При проектировании сопряжений сооружений с основанием следует, как правило, предусматривать экономически целесообразное удаление или замену слабых (или ослабленных в процессе строительства), а также сильнольдистых, распученных (для высоких плотин при использовании I принципа строительства), резко изменяющих физико-механические и теплофизические свойства при оттаивании (при использовании II принципа строительства) грунтов с поверхности на глубину, ниже которой характеристики грунтов (с учетом возможного их улучшения) удовлетворяют условиям устойчивости сооружения, прочности основания и заданного фильтрационного режима.
Примечания
1 При гидротехническом строительстве в северной строительно-климатической зоне под термином "принцип строительства" понимается следующее:
принцип строительства I: Многолетнемерзлые грунты основания плотины сохраняются в мерзлом состоянии при ее строительстве и эксплуатации, а талые грунты противофильтрационного устройства плотины и ее основания замораживаются до начала заполнения водохранилища и сохраняются в мерзлом состоянии при эксплуатации;
принцип строительства II: Допускается оттаивание многолетнемерзлых грунтов основания в ходе строительства и эксплуатации плотины или искусственное их оттаивание на заданную глубину до начала заполнения водохранилища.
2 Принцип строительства (с сохранением или оттаиванием многолетнемерзлых грунтов) следует выбирать с учетом климатических и мерзлотных условий района строительства на основании технико-экономического анализа.
14.6 При проектировании сопряжения бетонных сооружений со скальным основанием в случаях, если удаление грунтов в значительных объемах экономически нецелесообразно, для обеспечения выполнения требований устойчивости сооружения или его береговых упоров, прочности и деформируемости основания, для уменьшения объемов удаления скального грунта необходимо рассматривать следующие мероприятия:
снижение противодавления в основании подпорных сооружений и береговых массивов примыканий;
создание уклона в сторону верхнего бьефа на контакте сооружения с основанием, сложенным скальными и полускальными грунтами, имеющими относительно низкие прочностные характеристики контакта бетон-скала;
создание упора в основании со стороны нижнего бьефа в случае наличия более прочных грунтов под носком плотины или передачи части усилия от плотины на здание ГЭС, на конструкции водобойного колодца и т.д.;
применение конструкций, обеспечивающих наиболее благоприятное направление усилий и воздействий на основание и береговые примыкания сооружения;
анкеровку секций сооружения и береговых примыканий при наличии достаточно прочных грунтов в основании;
инъекционное укрепление грунтов основания при достаточно развитой трещиноватости массива при отсутствии глинистого заполнителя трещин;
заделку горным способом крупных геологических нарушений в основании плотины и их выходов на поверхность и другие конструктивные мероприятия.
При недостаточной технико-экономической эффективности указанных мероприятий должно быть предусмотрено заглубление подошвы сооружения в более сохранную зону скальных грунтов.
14.7 Для обеспечения устойчивости бетонных сооружений на нескальных основаниях, обеспечения прочности и допустимых осадок и смещений при проектировании сопряжения сооружения с основанием в необходимых случаях следует предусматривать:
устройство верхового и низового зубьев, уклон подошвы сооружения в сторону верхнего бьефа;
дренирование малопроницаемых слоев основания;
механическое и инъекционное уплотнение и укрепление грунтов и другие мероприятия.
14.8 В проектах грунтовых плотин, возводимых на нескальном основании, как правило, следует предусматривать специальную подготовку основания на участках сопряжения противофильтрационных элементов с основанием.
При этом должны быть разработаны и обоснованы мероприятия, предотвращающие недопустимые деформации и потерю устойчивости сооружений и недопустимые фильтрационные расходы.
Подготовку оснований, как правило, следует производить в осушенном (дренированном) котловане, не допуская разуплотнения и разжижения верхнего слоя грунта.
14.9 При проектировании сопряжений плотин из грунтовых материалов со скальным основанием следует предусматривать мероприятия, направленные на обеспечение устойчивости плотин, уменьшение неравномерных деформаций основания и сооружения, предотвращение суффозии и недопустимого снижения прочности грунта основания при его разуплотнении, а также водонасыщении и т.д.
14.10 При проектировании сопряжения противофильтрационных элементов грунтовых плотин, возводимых на скальном основании, должны быть предусмотрены: удаление разрушенной скалы, разделка и бетонирование разведочных геологических и строительных выработок, крупных трещин.
Следует также предусматривать следующие мероприятия: устройство бетонной плиты, покрытие скалы торкретом, инъекционное уплотнение части основания, прилегающей к подошве водонепроницаемого элемента.
14.11 На участках сопряжения с основанием частей профиля плотины, выполняемых из более водопроницаемых материалов (упорных призм, банкетов и т.д.), чем противофильтрационные устройства, удаление разборной разрушенной (выветрелой) скалы не обязательно.
При проектировании сооружений с сохранением мерзлых грунтов в основании (принцип I) следует предусматривать в необходимых случаях теплозащитный слой, убираемый непосредственно перед укладкой материала приконтактной зоны сооружения.
14.12 Глубина заложения подошвы сооружения должна определяться исходя из необходимости обеспечения требуемой надежности сооружения по устойчивости, допустимым смещениям и осадкам, по несущей способности, фильтрационной прочности основания.
При этом глубину заложения подошвы сооружений следует принимать минимально возможной с учетом:
особенностей сооружений;
гидрогеологических, геологических, топографических и климатических условий площадки строительства;
размыва грунтов в нижнем бьефе;
судоходных уровней воды и др.
Для мелиоративных гидротехнических сооружений допускается принимать глубину заложения их подошвы независимо от глубины промерзания, при этом необходимо учитывать указания 14.7.
14.13 Размеры, в том числе глубина врезки бетонного гидротехнического сооружения в скальное основание, должны быть во всех случаях обоснованы в проекте сооружения и удовлетворять следующим требованиям:
устойчивости сооружения на сдвиг;
местной прочности основания;
надежности подземного контура.
14.14 При проектировании сопряжений бетонных и железобетонных сооружений со скальным основанием следует предусматривать:
удаление интенсивно выветрелых грунтов (разборного слоя), имеющих низкие прочностные и деформационные характеристики и слабо поддающихся омоноличиванию из-за наличия глинистого заполнителя в трещинах;
для оснований, имеющих крупные нарушения и области глубокого избирательного выветривания, - удаление грунта, объем которого следует принимать на основе результатов расчетов напряженного состояния и устойчивости сооружения.
Закрепление и уплотнение грунтов оснований
14.15 Для повышения несущей способности оснований, уменьшения осадок и смещений, а также для обеспечения требуемой проектом водонепроницаемости и фильтрационной прочности грунтов следует предусматривать, в необходимых случаях, закрепление и уплотнение грунтов.
Для этого могут быть использованы цементация, химические методы закрепления, замораживание грунтов, механическое уплотнение, дренирование массива, устройство набивных свай, армирование геосинтетическими материалами и т.д.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
14.16 Необходимость в таких мероприятиях, как правило, должна обусловливаться наличием в основании неблагоприятных геологических и гидрогеологических условий в частности:
залегания в основании грунтов с пониженной прочностью и повышенной деформируемостью;
крупных структурно-тектонических нарушений сплошности скального основания;
неоднородности массива основания, выражающейся в значительной изменчивости механических свойств грунтов в различных его зонах;
залеганием в основании сильно водопроницаемых и суффозионных грунтов;
экологическими требованиями по защите окружающей среды.
14.17 При проектировании сопряжения бетонных подпорных сооружений со скальным основанием при необходимости следует предусматривать закрепление грунтов в области, примыкающей к низовой грани сооружения, а также закрепление и уплотнение выходов в пределах контура сооружения и основания крупных трещин, тектонических зон и других разрывных нарушений и прослоев ослабленных грунтов. Рекомендуется также укрепление контакта бетонного сооружения со скальным основанием. Сплошное усиление основания должно быть обосновано.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
14.18 При проектировании подпорных сооружений I и II классов определение способа и объемов работ по укреплению основания должно обосновываться расчетами, а для сооружений I класса при необходимости и экспериментальными исследованиями напряженно-деформированного состояния сооружения и основания. Для сооружений, проектируемых на основании, сложенном мерзлыми грунтами, рекомендуется выполнение опытных экспериментальных исследований и для сооружений II и III классов.
Для сооружений III и IV классов на всех стадиях проектирования, а также для сооружений I и II классов на стадии обоснования инвестиций способы и объемы работ по укреплению основания допускается устанавливать по аналогам.
Приложение А
(рекомендуемое)
Классификация массивов грунтов
Таблица А.1 - Классификация по трещиноватости скальных массивов
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Степень трещиноватости | Модуль трещино- ватости | Показатель качества породы RQD,% | Коэффициент трещинной пустотности , % | Объем породных блоков, дм | Относи- тельная деформи- руемость , % | Относи- тельная скорость упругих волн , % | Ширина раскрытия трещин, мм | Размер ребра блока, мм |
Очень слаботрещиноватые | <1,5 | >90 | <0,1 | Тысячи | >70 | >60 | Менее 0,5 | Более 1,5 |
Слаботрещиноватые | 1,5-5 | 75-90 | 0,1-0,5 | Сотни | 50-70 | 60-30 | 0,5-1 | 0,5-1,5 |
Среднетрещиноватые | 5-10 | 50-75 | 0,5-2,0 | Десятки | 25-50 | 30-10 | 1-5 | 0,3-0,5 |
Сильнотрещиноватые | 10-30 | 25-50 | 2,0-5,0 | Единицы | 10-25 | 10-3 | 5-10 | 0,1-0,3 |
Очень сильнотрещиноватые | >30 | 0-25 | >5 | Доли единиц | 3-10 | <3 | Более 10 | Менее 0,1 |
Условные обозначения, принятые в таблице А.1:
- число трещин на 1 м линии измерения нормально главной или главным системам трещин; RQD - отношение общей длины сохранных кусков керна длиной более 10 см к длине пробуренного интервапа в скважине;
- отношение суммарной площади трещин к площади породы; , - то же, в породном блоке (отдельности). Примечание - Слаботрещиноватые и очень сильнотрещиноватые массивы рекомендуется характеризовать одним значением , относящимся к любой системе трещин. Средне- и сильнотрещиноватые массивы могут характеризоваться несколькими значениями , относящимися к различным главным системам трещин. |
Таблица А.2 - Классификация скальных массивов по водопроницаемости
|
|
|
Степень водопроницаемости | Коэффициент фильтрации , м/сут | Удельное водопоглощение , л/(мин·м ) |
Практически водонепроницаемые | <0,005 | <0,01 |
Слабоводопроницаемые | 0,005-0,3 | 0,01-0,1 |
Водопроницаемые | 0,3-3 | 0,1-1 |
Сильноводопроницаемые | 3-30 | 1-10 |
Очень сильноводопроницаемые | >30 | >10 |
Таблица А.2 (Измененная редакция, Изм. N 1).
Таблица А.3 - Классификация скальных грунтов по деформируемости
|
|
Степень деформируемости | Модуль деформации массива , МПа |
Очень слабодеформируемые | >20000 |
Слабодеформируемые | 10000-20000 |
Среднедеформируемые | 5000-10000 |
Сильнодеформируемые | 2000-5000 |
Очень сильнодеформируемые | <2000 |
Классификация скальных грунтов по пределу прочности на одноосное сжатие
(Введено дополнительно, Изм. N 1).
Таблица А.4 - Классификация скальных массивов по степени выветрелости
|
|
|
|
Степень выветрелости | Коэффициент выветрелости | Коэффициент трещинной пустотности , % | Раскрытие трещин , мм |
Сильновыветрелые | <0,8 | >3 | >5 |
Выветрелые | 0,8-0,9 | 3-1 | 1-5 |
Слабовыветрелые | 0,9-1,0 | 1-0,5 | 0,5-1 |
Невыветрелые | 1,0 | <0,5 | 0,1-0,5 |
- отношение плотности выветрелого образца грунта к плотности невыветрелого образца того же грунта. Примечания
1 Степень выветрелости скального грунта, характеризуемая таблицей А.4, тесно связана с разгрузкой скального массива. По степени развития этих явлений скальные массивы по мере их заглубления от дневной поверхности рекомендуется разделять на четыре зоны (или подзоны), которые кроме указанных в таблице А.4 показателей характеризуются также следующим:
2 Зона А сильного выветривания (элювиирования) обычно сложена малопрочными породными блоками существенно измененного химико-минерального состава и имеет большее число разноориентированных трещин, как правило, заполненных рыхлыми продуктами выветривания материнской породы или привнесенным мелкоземом.
3 Зона Б средней степени разгрузки и выветривания имеет заметно измененную окраску, но малоизмененный минеральный и химический состав породных блоков, учащенные и расширенные трещины с заполнителем из мелкозема и местное интенсивное избирательное выветривание.
4 Зона В слабой разгрузки и выветривания характеризуется несколько большим, чем в неизмененном массиве, количеством трещин и наличием вдоль некоторых трещин слабого избирательного выветривания.
5 Зона Г не затронута разгрузкой и выветриванием. |
Таблица А.4а - Классификация по характеру нарушения сплошности скального массива
|
|
|
Характер нарушения сплошности массива | Мощность зоны дробления разломов или ширина трещин | Протяженность нарушения |
Разломы I порядка - глубинные, сейсмогенные | Сотни и тысячи метров | Сотни и тысячи километров |
Разломы II порядка - глубинные, несейсмогенные и частично сейсмогенные | Десятки и сотни метров | Десятки и сотни километров |
Разломы III порядка | Метры и десятки метров | Километры и десятки километров |
Разломы IV порядка | Десятки и сотни сантиметров | Сотни и тысячи метров |
Крупные трещины V порядка | Св. 20 мм | Св. 10 м |
Средние трещины VI порядка | 10-20 мм | 1-10 м |
Мелкие трещины VII порядка | То же | 0,1-1 м |
Тонкие трещины VIII порядка | Менее 2 мм | Менее 0,1 м |
Таблица А.4а (Введена дополнительно, Изм. N 1).
Классификация скальных массивов по характеру сложения
По характеру сложения целесообразно выделять следующие категории массивов:
массивные крупноблочные (слабо расчлененные, плохо поддающиеся избирательному выветриванию);
блочные (с четко выраженным расчленением на отдельности, ограниченные поверхностями ослабления, выветриваются преимущественно избирательно);
слоистые (с преобладающей системой трещин, неравномерно избирательно выветривающиеся);
плитчатые (сильно расчлененные, легко поддающиеся неравномерному избирательному выветриванию).
Классификация скальных массивов по степени однородности
По степени однородности рекомендуется выделять следующие категории массивов:
однородные (квазиоднородные), сложенные одним типом пород, изменение значений характеристик которого по каждому классификационному признаку не выходит за пределы, соответствующие одной категории (т.е. указанные в одной строке в таблицах А.1-А.4);
неоднородные, сложенные несколькими различными типами пород или содержащие отдельные зоны, значения характеристик которых по всем или некоторым классификационным признакам варьируются в пределах, соответствующих двум категориям;
очень неоднородные, сложенные несколькими различными типами пород и содержащие отдельные зоны, значения характеристик в которых по всем или по большинству признаков варьируются в пределах, соответствующих трем или даже всем четырем категориям.
Таблица А.5 - Классификация по льдистости грунтов
|
|
|
Разновидность грунта | Льдистость грунта за счет видимых ледяных включений , % | |
| скального грунта | нескального грунта |
Очень слабольдистый | До 0,1 | До 3 |
Слабольдистый | 0,1-0,5 | 3-20 |
Льдистый | 0,5-1,0 | 20-40 |
Сильнольдистый | 1-5 | 40-60 |
Очень сильнольдистый | Свыше 5 | Свыше 60 |
Таблица А.5 (Измененная редакция, Изм. N 1).
Классификация мерзлых грунтов по степени цементации их льдом*
________________
* Измененная редакция, Изм. N 1.
Рекомендуется выделять следующие категории мерзлых грунтов:
твердомерзлые грунты - прочно сцементированные льдом, характеризующиеся относительно хрупким разрушением и температурой, указанной в таблице А.6;
пластичномерзлые грунты - сцементированные льдом, обладающие вязкими свойствами и температурой, указанной в таблице А.6;
сыпучемерзлые грунты - крупнообломочные и песчаные, не сцементированные льдом вследствие малой их влажности.
Таблица А.6
|
|
|
|
|
Вид грунтов | Разновидность грунта | |||
| твердомерзлый при , ° С | пластичномерзлый при , ° С | сыпучемерзлый при 0, °C | |
Скальные и полускальные | 0 | - | - | |
Крупнообломочные | 0 | - | - | |
Пески гравелистые, крупные и средней крупности | -0,1 | 0,15 | ||
Пески мелкие и пылеватые | -0,3 | при 0,8 |
| |
Глинистые | Супесь | -0,6 |
|
|
| Суглинок | -1,0 | - | |
| Глина | -1,5 |
|
|
Заторфованный | - | |||
Торф | - | 0 | - | |
Примечание - - температура границы твердомерзлого состояния минеральных грунтов: - то же, для заторфованных грунтов; - температура начала замерзания; - относительное содержание органического вещества; - коэффициент водонасыщения, д. е.; при <0 и 0,15 скальные, полускальные и крупнообломочные грунты классифицируются как морозные. |
Таблица А.6 (Измененная редакция, Изм. N 1).
Приложение Б
(рекомендуемое)
В данном приложении даны уточнения ряда положений ГОСТ 12248 и ГОСТ 20522, направленные на повышение точности и достоверности определения параметров трения грунтов в эффективных напряжениях, а также на установление рекомендуемых методов определения параметров, указанных в названии приложения.
Б.1 Подготовка образца грунта к испытанию
Б.1.1 Для приведения образца грунта в состояние, соответствующее условиям его природного залегания по величине эффективных напряжений в скелете грунта и величине порового давления, выполняется комплекс мероприятий, именуемый этапом реконсолидации.
Природное поровое давление в исследуемом слое грунтового массива (основания) рассчитывается по формуле
Природное эффективное вертикальное напряжение рассчитывается по формуле
Таблица Б.1
|
|
Грунт | Значение |
Песок | 0,35-0,55 |
Супесь | 0,40-0,55 |
Суглинок | 0,50-0,60 |
Глина: |
|
при 0,25, | 0,33-0,60 |
при 0,25 1,0* | 0,60-0,82 |
Примечания
1 Вычисление порового давления , эффективных вертикального и горизонтального напряжений в массиве может производиться с учетом наличия в основании относительного водоупора (слоев глинистых грунтов с низкими значениями коэффициента фильтрации). В этом случае эффективные вертикальные напряжения по кровле водопроницаемого слоя, лежащего ниже водоупора, равны полным напряжениям на подошве перекрывающего его водоупорного слоя. 2 Для илов и текучепластичных глинистых грунтов можно принять 1,0. 3 В существенно переуплотненных грунтах (при 4) следует принимать 1,0. |
Б.2 Этап реконсолидации образца выполняется следующим образом.
Б.2.1 При проведении испытаний в системе противодавления следует использовать деаэрированную воду. При установке образца в камеру прибора следует исключить защемление воздуха в контактах поверхности образца с эластичной оболочкой и с верхним и нижним штампами. Для этого до установки образца следует систему трубок, подводящих воду к штампам, и отверстия в штампах заполнить деаэрированной водой до появления ее на поверхности штампов и вытеснения пузырьков воздуха. Для исключения защемления воздуха между образцом и эластичной оболочкой рекомендуется:
а) при испытаниях неразмокающих и ненабухающих грунтов поместить образец в контейнер с деаэрированной водой на 1-2 мин;
б) при испытаниях образцов слабых или набухающих грунтов обязательно поместить в контейнер с деаэрированной водой резиновую оболочку непосредственно перед ее установкой на образец;
в) при испытаниях грунтов в приборах со встроенной эластичной оболочкой обеспечить заполнение зазора между грунтом и оболочкой деаэрированной водой.
Б.2.6 При проведении испытаний охлажденных грунтов процесс реконсолидации по эффективным напряжениям и поровому давлению должен сопровождаться термостатированием при заданном значении температуры.
Консолидированно-недренированные испытания
Б.3 Консолидированно-недренированные испытания служат для определения:
Для всех испытываемых грунтов необходимо определять физические характеристики и гранулометрический состав.
Б.7 Этап консолидации выполняется открытием системы противодавления. Объемная деформация образца в ходе консолидации определяется с помощью системы противодавления путем измерения объема вытесненной из образца поровой жидкости. Измерение объема вытесненной жидкости (а при необходимости и величины порового давления) производится с постепенным увеличением интервалов времени между отсчетами, например, через 0,2, 0,5, 1, 2, 5, 10, 15 и 30 мин, через 1, 2, 4 и 8 ч и далее в начале и конце каждой смены.
При проведении консолидации рекомендуется использовать односторонний либо двусторонний торцевой дренаж с учетом конструктивных возможностей приборов и программы экспериментов.
При одностороннем дренаже и при наличии датчика порового давления на торце, противоположном от дренируемого, контроль процесса консолидации допускается вести по поровому давлению. Критерием условной стабилизации в этом случае является выравнивание порового давления с противодавлением.
Консолидацию следует продолжать не менее суток после достижения времени 100%-ной фильтрационной консолидации, установленной по графикам.
Время 90%-ной фильтрационной консолидации определяется следующим образом (рисунок Б.1).
Рисунок Б.1 - Графический способ определения 90% первичной консолидации методом "квадратный корень из времени"
(Измененная редакция, Изм. N 1).
В процессе испытания регистрируются давление в камере прибора, вертикальная нагрузка на образец грунта, вертикальные перемещения, поровое давление.
Испытания заканчиваются при выполнении одного из критериев, указанных в ГОСТ 12248.
Б.16 Для всех испытываемых грунтов необходимо определять физические характеристики и гранулометрический состав.
Б.18 Определение коэффициента переуплотнения производится по формуле
Особенности определения параметров прочности и деформируемости грунтов при динамических воздействиях
Лабораторное моделирование напряженно-деформированного состояния элемента грунта в основании ГТС, как правило, охватывает лишь условия гармонических внешних воздействий (рисунок Б.3). Опыты проводятся в условиях трехосного сжатия или простого сдвига при наличии либо отсутствии дренирования.
Рисунок Б.3 - Возможные соотношения циклической и статической составляющих касательных напряжений
Б.21 Динамические параметры прочности грунтов являются интегральными характеристиками и одновременно зависят от физических свойств грунтов и параметров внешних воздействий. Динамическая прочность грунтов определяется в долях от статической прочности отдельно по каждому виду воздействия. Деформационные характеристики - динамический модуль сдвига и коэффициент демпфирования - определяются на основе анализа внутри цикловых процессов (петель нагружения).
Реальное воздействие является нерегулярным и для оценки повреждаемости грунтов должно быть представлено в виде последовательности синусоидальных волн (или групп волн) с уровнем воздействия в каждой группе, типичным для рассматриваемого эксплуатационного режима. Такая оценка базируется на экспериментальных данных, описывающих процесс накопления циклической и статической составляющих сдвиговой деформации, или порового давления при росте числа циклов нагружения.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
Б.23 Метод определения параметров прочности при динамических воздействиях - расчетно-экспериментальный, основанный на методе последовательных приближений. Программа испытаний должна учитывать различные потенциальные формы потери устойчивости системы "сооружение-основание", а также прогнозируемые уровни статических и циклических напряжений в основании. При формировании программы лабораторных испытаний допускается рассматривать не все виды внешних воздействий, а лишь наихудшие с точки зрения возможной потери сооружением устойчивости. Консерватизм получаемых оценок должен быть подтвержден имеющимися данными исследований динамических свойств грунтов в российской и мировой практике.
Б.24 Уровень статических сдвигающих напряжений задается в зависимости от глубины залегания рассматриваемого слоя, дополнительной пригрузки от сооружения, уровня внешних динамических воздействий.
статической составляющей сдвиговой деформации 20%;
амплитуды циклической деформации 10%;
(Измененная редакция, Изм. N 1).
Б.25 Оценка деформационных характеристик грунтов при динамических воздействиях производится как на основе полевых, так и лабораторных испытаний.
В лабораторных условиях измерения должны проводиться на образцах грунтов в условиях трехосного сжатия при напряжениях, максимально близких к природным на заданной глубине путем ультразвукового зондирования (bender element).
Б.25а При наличии в основании сооружения водонасыщенных несвязных грунтов следует проводить оценку возможного разжижения этих грунтов при сейсмических воздействиях. Критерий по разжижению грунтов, основанный на определении предельных сдвиговых динамических деформаций, определяется выражением
По этому критерию определяют зоны разжижения грунтов (зоны предельного состояния), допустимые значение и расположение которых устанавливаются на основе общего анализа совместной работы сооружения с грунтом основания.
(Введен дополнительно, Изм. N 1).
Приложение В
Определение модулей деформации оснований для расчета перемещений сооружений
За исходные принимают значения модулей грунтов, определенные наиболее достоверными методами: полевыми испытаниями статическими нагрузками в шурфах, дудках или котлованах с помощью штампов площадью 2500-5000 см*, а также в скважинах или массиве с помощью плоского штампа или винтовой лопасти-штампа площадью 600 см или прессиометров (ГОСТ 20276), лабораторными испытаниями в приборах трехосного сжатия (ГОСТ 12248).
При определении модулей деформации грунтов методами статического или динамического зондирования (ГОСТ 19912) и лабораторными испытаниями в компрессионных приборах (ГОСТ 12248) при назначении исходных значений модулей деформации следует руководствоваться указаниями пунктов 5.3.5, 5.3.6 СП 22.13330.2011.
|
|
- пылевато-глинистых ледниковых
| 0,1-0,2; |
- остальных пылевато-глинистых
| 0,15-0,3; |
- песчаных | 0,25-0,5. |
Приложение В (Измененная редакция, Изм. N 1).
Приложение Г
(обязательное)
Расчет устойчивости сооружений на сдвиг по поверхности неоднородного основания
При этом имеют место следующие случаи:
Рисунок Г.1 - Схема к расчету устойчивости сооружений на сдвиг по плоской поверхности основания с неоднородной поперечной слоистостью грунтов при большом угле падения слоев
(Измененная редакция, Изм. N 1).
Рисунок Г.2 - Схема к расчету устойчивости сооружения на сдвиг по плоской поверхности основания с неоднородной поперечной слоистостью грунтов при малом угле падения слоев
Приложение Д
(рекомендуемое)
Расчет устойчивости сооружений при сдвиге с поворотом в плане
Рисунок Д.1 - Схема к расчету устойчивости сооружения при плоском сдвиге с поворотом в плане без учета отпора грунта
Схема к расчету устойчивости сооружений при плоском сдвиге с поворотом в плане без учета отпора грунта с низовой стороны приведена на рисунке Д.1.
а - при расположении центра поворота вне подошвы сооружения; б - то же, в пределах подошвы сооружения
Рисунок Д.3 - Схемы к расчету устойчивости сооружений глубокого заложения при плоском сдвиге с поворотом в плане с учетом отпора грунта
Приложение Е
(рекомендуемое)
Расчет устойчивости сооружений на нескальных основаниях по схемам глубинного и смешанного сдвигов
а - расчетная схема; б - график несущей способности основания; I, II, III - зоны призмы обрушения
Рисунок Е.1 - К расчету несущей способности основания и устойчивости сооружения при глубинном сдвиге
где
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициенты | При (в долях ) | ||||||
|
| 0 | 0,1 | 0,3 | 0,5 | 0,7 | 0,9 |
0° | 0,000 |
|
|
|
|
| |
| 5,142 |
|
|
|
|
| |
| 1,000 |
|
|
|
|
| |
| 1,000 |
|
|
|
|
| |
2° | 0,066 | 0,071 | 0,073 | 0,067 | 0,055 | 0,037 | |
| 5,632 | 5,502 | 5,202 | 4,833 | 4,357 | 3,639 | |
| 1,197 | 1,192 | 1,182 | 1,169 | 1,152 | 1,127 | |
| 1,094 | 1,036 | 0,910 | 0,765 | 0,588 | 0,336 | |
4° | 0,152 | 0,154 | 0,148 | 0,131 | 0,106 | 0,071 | |
| 6,185 | 6,025 | 5,659 | 5,216 | 4,655 | 3,830 | |
| 1,433 | 1,421 | 1,396 | 1,365 | 1,325 | 1,268 | |
| 1,197 | 1,131 | 0,989 | 0,826 | 0,631 | 0,356 | |
6° | 0,264 | 0,261 | 0,242 | 0,209 | 0,165 | 0,108 | |
| 6,813 | 6,615 | 6,169 | 5,638 | 4,977 | 4,030 | |
| 1,716 | 1,695 | 1,648 | 1,593 | 1,523 | 1,424 | |
| 1,310 | 1,235 | 1,075 | 0,893 | 0,677 | 0,378 | |
8° | 0,409 | 0,398 | 0,360 | 0,304 | 0,234 | 0,149 | |
| 7,528 | 7,284 | 6,740 | 6,103 | 5,325 | 4,241 | |
| 2,058 | 2,024 | 1,947 | 1,858 | 1,748 | 1,596 | |
| 1,435 | 1,350 | 1,169 | 0,965 | 0,725 | 0,400 | |
10° | 0,597 | 0,574 | 0,507 | 0,418 | 0,315 | 0,193 | |
| 8,345 | 8,044 | 7,381 | 6,617 | 5,703 | 4,461 | |
| 2,471 | 2,418 | 2,301 | 2,167 | 2,006 | 1,787 | |
| 1,572 | 1,476 | 1,271 | 1,043 | 0,778 | 0,424 | |
12° | 0,841 | 0,800 | 0,691 | 0,558 | 0,408 | 0,242 | |
| 9,285 | 8,913 | 8,103 | 7,187 | 6,114 | 4,694 | |
| 2,974 | 2,895 | 2,722 | 2,528 | 2,300 | 1,998 | |
| 1,724 | 1,615 | 1,383 | 1,127 | 0,833 | 0,449 | |
14° | 1,158 | 1,090 | 0,923 | 0,727 | 0,518 | 0,295 | |
| 10,371 | 9,910 | 8,920 | 7,821 | 6,560 | 4,940 | |
| 3,586 | 3,471 | 3,224 | 2,950 | 2,636 | 2,232 | |
| 1,894 | 1,769 | 1,506 | 1,219 | 0,893 | 0,475 | |
16° | 1,573 | 1,466 | 1,214 | 0,934 | 0,647 | 0,354 | |
| 11,631 | 11,060 | 9,847 | 8,530 | 7,048 | 5,198 | |
| 4,335 | 4,171 | 3,824 | 3,446 | 3,021 | 2,491 | |
| 2,082 | 1,940 | 1,642 | 1,319 | 0,958 | 0,502 | |
18° | 2,118 | 1,953 | 1,581 | 1,187 | 0,797 | 0,418 | |
| 13,104 | 12,394 | 10,907 | 9,321 | 7,582 | 5,472 | |
| 5,258 | 5,027 | 4,544 | 4,029 | 3,464 | 2,778 | |
| 2,293 | 2,130 | 1,791 | 1,428 | 1,027 | 0,531 | |
20° | 2,837 | 2,587 | 2,047 | 1,497 | 0,974 | 0,489 | |
| 17,583 | 16,697 | 14,870 | 12,959 | 10,915 | 8,508 | |
| 6,400 | 6,077 | 5,412 | 4,717 | 3,973 | 3,097 | |
| 2,530 | 2,343 | 1,957 | 1,548 | 1,102 | 0,562 | |
22° | 3,792 | 3,419 | 2,640 | 1,878 | 1,183 | 0,567 | |
| 16,883 | 15,774 | 13,522 | 11,218 | 8,812 | 6,067 | |
| 7,821 | 7,373 | 6,463 | 5,532 | 4,560 | 3,451 | |
| 2,797 | 2,582 | 2,141 | 1,679 | 1,183 | 0,595 | |
24° | 5,070 | 4,517 | 3,400 | 2,350 | 1,429 | 0,653 | |
| 21,570 | 20,178 | 17,392 | 14,605 | 11,769 | 8,638 | |
| 9,604 | 8,984 | 7,744 | 6,503 | 5,240 | 3,846 | |
| 3,099 | 2,851 | 2,346 | 1,823 | 1,271 | 0,629 | |
26° | 6,796 | 5,980 | 4,381 | 2,937 | 1,722 | 0,748 | |
| 22,256 | 20,499 | 17,039 | 13,659 | 10,312 | 6,738 | |
| 11,855 | 10,998 | 9,311 | 7,662 | 6,030 | 4,286 | |
| 3,443 | 3,156 | 2,576 | 1,983 | 1,366 | 0,666 | |
28° | 9,149 | 7,943 | 5,655 | 3,671 | 2,072 | 0,854 | |
| 25,804 | 23,575 | 19,261 | 15,148 | 11,188 | 7,106 | |
| 14,720 | 13,535 | 11,241 | 9,055 | 6,949 | 4,779 | |
| 3,837 | 3,504 | 2,834 | 2,160 | 1,471 | 0,705 | |
30° | 12,394 | 10,608 | 7,326 | 4,596 | 2,491 | 0,972 | |
| 30,141 | 27,295 | 21,888 | 16,867 | 12,168 | 7,500 | |
| 18,402 | 16,759 | 13,637 | 10,738 | 8,025 | 5,330 | |
| 4,290 | 3,901 | 3,126 | 2,358 | 1,585 | 0,747 | |
32° | 16,922 | 14,264 | 9,536 | 5,770 | 2,997 | 1,103 | |
| 35,492 | 31,835 | 25,016 | 18,854 | 13,268 | 7,922 | |
| 23,178 | 20,893 | 16,632 | 12,781 | 9,291 | 5,950 | |
| 4,814 | 4,358 | 3,458 | 2,578 | 1,710 | 0,792 | |
36° | 32,530 | 26,507 | 16,492 | 9,212 | 4,359 | 1,417 | |
| 50,588 | 44,399 | 33,329 | 23,904 | 15,914 | 8,864 | |
| 37,754 | 33,258 | 25,215 | 18,367 | 12,562 | 7,440 | |
| 6,144 | 5,506 | 4,274 | 3,107 | 2,001 | 0,892 | |
40° | 66,014 | 51,714 | 29,605 | 15,093 | 6,427 | 1,819 | |
| 75,314 | 64,419 | 45,816 | 31,008 | 19,360 | 9,967 | |
| 64,196 | 55,054 | 39,444 | 27,019 | 17,245 | 9,363 | |
| 8,012 | 7,095 | 5,367 | 3,792 | 2,362 | 1,008 | |
45° | 177,620 | 131,120 | 66,272 | 29,516 | 10,783 | 2,503 | |
| 133,880 | 110,080 | 72,119 | 44,729 | 25,385 | 11,652 | |
| 134,880 | 111,080 | 73,119 | 45,729 | 26,385 | 12,652 | |
| 11,614 | 10,101 | 7,350 | 4,975 | 2,951 | 1,185 |
Направления и значения суммарных фильтрационных сил определяются по заданной гидродинамической сетке движения фильтрационного потока под сооружением.
Для этого после построения объемлющей поверхности скольжения по методу, изложенному в Е.2, и построения гидродинамической сетки (методом ЭГДА или расчетным способом) каждая из зон I, II, III (см. рисунок Е.1а) оказывается разбитой на ряд участков, для каждого из которых находится линия тока, проходящая через центр тяжести участка. Направление фильтрационной силы принимается по касательной к этой линии тоже в центре тяжести участка, а значение ее - по формуле
Если основание и пригрузка расположены ниже уровня воды, то по СП 14.13330 вес грунта основания и пригрузки принимается с учетом взвешивающего действия воды, а силы инерции определяются по плотности грунтов в водонасыщенном состоянии.
Е.7 При расчете устойчивости сооружений по схеме смешанного сдвига сопротивление основания сдвигу следует принимать равным сумме сопротивлений на участках плоского сдвига и сдвига с выпором (рисунок Е.2).
аб - участок плоского сдвига; бе - участок сдвига с выпором; бвгдб - зона выпора
Рисунок Е.2 - Схема к расчету несущей способности основания и устойчивости сооружения при смешанном сдвиге
(Измененная редакция, Изм. N 1).
где
Приложение Ж
(рекомендуемое)
Определение контактных напряжений методом внецентренного сжатия
По методу внецентренного сжатия нормальные и касательные контактные напряжения при неплоской подошве сооружения (рисунок Ж.1) определяются по формулам:
Рисунок Ж.1 - Схема к определению нормальных и касательных контактных напряжений при ломаной подошве сооружения
При плоской подошве сооружения контактные напряжения определяются по формулам:
Приложение И
(рекомендуемое)
Определение контактных напряжений для сооружений на однородных песчаных основаниях методом экспериментальных эпюр
Нормальные контактные напряжения методом экспериментальных эпюр определяются:
|
|
|
|
|
|
|
|
при | |||||||
| 0,5 | 1 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
0 | 1,18 | 1,22 | 1,28 | 1,34 | 1,38 | 1,40 | 1,42 |
0,1 | 1,17 | 1,21 | 1,27 | 1,32 | 1,36 | 1,38 | 1,40 |
0,2 | 1,16 | 1,20 | 1,25 | 1,29 | 1,33 | 1,35 | 1,36 |
0,3 | 1,14 | 1,17 | 1,20 | 1,24 | 1,27 | 1,29 | 1,30 |
0,4 | 1,11 | 1,14 | 1,15 | 1,18 | 1,20 | 1,22 | 1,23 |
0,5 | 1,08 | 1,09 | 1,09 | 1,10 | 1,11 | 1,12 | 1,12 |
0,6 | 1,03 | 1,02 | 1,01 | 1,00 | 0,99 | 0,98 | 0,98 |
0,7 | 0,98 | 0,95 | 0,91 | 0,87 | 0,85 | 0,83 | 0,82 |
0,8 | 0,92 | 0,87 | 0,80 | 0,74 | 0,70 | 0,67 | 0,65 |
0,9 | 0,82 | 0,74 | 0,68 | 0,59 | 0,50 | 0,46 | 0,43 |
1,0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Число моделирования | 0,5 | 1 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
Коэффициент | 1,221 | 1,296 | 1,345 | 1,402 | 1,464 | 1,501 | 1,628 |
Приложение К
(обязательное)
Определение осадки основания методом послойного суммирования
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Круглые фундаменты | Прямоугольные фундаменты с отношением сторон , равным |
| |||||||
|
| 1 | 1,4 | 1,8 | 2,4 | 3,2 | 5 | 10 |
|
0,0 | 1,000 | 1,000 | 1,000 | 1,000 | 1,000 | 1,000 | 1,000 | 1,000 |
|
0,4 | 0,949 | 0,960 | 0,972 | 0,975 | 0,976 | 0,977 | 0,977 | 0,977 |
|
0,8 | 0,756 | 0,800 | 0,848 | 0,866 | 0,875 | 0,879 | 0,881 | 0,881 |
|
1,2 | 0,547 | 0,606 | 0,682 | 0,717 | 0,740 | 0,749 | 0,754 | 0,775 |
|
1,6 | 0,390 | 0,449 | 0,532 | 0,578 | 0,612 | 0,630 | 0,639 | 0,642 |
|
2,0 | 0,285 | 0,336 | 0,414 | 0,463 | 0,505 | 0,529 | 0,545 | 0,550 |
|
2,4 | 0,214 | 0,257 | 0,325 | 0,374 | 0,419 | 0,449 | 0,470 | 0,477 |
|
2,8 | 0,165 | 0,201 | 0,260 | 0,304 | 0,350 | 0,383 | 0,410 | 0,420 |
|
3,2 | 0,130 | 0,160 | 0,210 | 0,251 | 0,294 | 0,329 | 0,360 | 0,374 |
|
3,6 | 0,106 | 0,130 | 0,173 | 0,209 | 0,250 | 0,285 | 0,320 | 0,337 |
|
4,0 | 0,087 | 0,108 | 0,145 | 0,176 | 0,214 | 0,248 | 0,285 | 0,306 |
|
4,4 | 0,073 | 0,091 | 0,122 | 0,150 | 0,185 | 0,218 | 0,256 | 0,280 |
|
4,8 | 0,062 | 0,077 | 0,105 | 0,130 | 0,161 | 0,192 | 0,230 | 0,258 |
|
5,2 | 0,052 | 0,066 | 0,091 | 0,112 | 0,141 | 0,170 | 0,208 | 0,239 |
|
5,6 | 0,046 | 0,058 | 0,079 | 0,099 | 0,124 | 0,152 | 0,189 | 0,223 |
|
6,0 | 0,040 | 0,051 | 0,070 | 0,087 | 0,110 | 0,136 | 0,172 | 0,208 |
|
Примечание - При определении дополнительных вертикальных напряжений на глубине от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через угловую точку прямоугольного фундамента, значения коэффициентов , определенные по таблице К.1, умножаются на 0,25. |
а - для прямоугольной пригрузки; б - для треугольной пригрузки
Допускается пригрузку аппроксимировать прямоугольной, треугольной или трапецеидальной эпюрой в зависимости от формы засыпаемого котлована. В последнем случае осадки складываются из определенных для прямоугольной и треугольной нагрузок.
Приложение Л
(рекомендуемое)
Определение осадки основания при среднем давлении под подошвой сооружения, превышающем расчетное сопротивление грунта
Приложение М
(рекомендуемое)
Определение степени первичной консолидации грунта
Приложение Н
(рекомендуемое)
Определение конечных горизонтальных перемещений гравитационных сооружений с горизонтальной подошвой на нескальных основаниях
Н.1 Смещение сооружения определяется по формуле
а - при однородном основании; б - при горизонтально-слоистом основании;
Рисунок Н.1 - Схемы к определению горизонтальных смещений сооружений
Приложение П
(справочное)
Основные буквенные обозначения
Коэффициенты надежности, условий работы и сочетания нагрузок
|
|
- коэффициент условий работы; | |
- коэффициент надежности по грунту; | |
- коэффициент надежности по степени ответственности сооружения; | |
- коэффициент сочетания нагрузок; | |
- коэффициент условий работы, учитывающий зависимость реактивного давления грунта с низовой стороны сооружения от горизонтального смещения сооружения при потере им устойчивости. |
Характеристики грунтов
|
|
- нормативное значение характеристики; | |
- расчетное значение характеристики; | |
- доверительная вероятность расчетных значений; | |
- плотность; | |
- плотность скелета грунта; | |
- плотность частиц; | |
- показатель текучести; | |
- удельный вес; | |
- коэффициент пористости; | |
- коэффициент уплотнения; | |
- удельное сцепление; | |
- угол внутреннего трения; | |
- модуль деформации; | |
- модуль сдвига; | |
- коэффициент поперечной деформации (Пуассона); | |
- коэффициент фильтрации; | |
- коэффициент консолидации; | |
- коэффициент степени консолидации; | |
- степень первичной консолидации; | |
- степень вторичной консолидации; | |
, | - коэффициенты упругой и гравитационной водоотдачи; |
, | - параметры ползучести; |
- коэффициент водопоглощения; | |
, | - градиенты напора соответственно критический и действующий; |
, | - критическая и действующая скорости фильтрации; |
- показатель гибкости фундамента; | |
- предел прочности на одноосное сжатие отдельности (массива) скальных грунтов; | |
- предел прочности на одноосное растяжение отдельности (массива) скальных грунтов; | |
- предел прочности на смятие массива скального грунта; | |
, | - скорости распространения продольных и поперечных волн в скальном массиве. |
Нагрузки, напряжения, сопротивления
|
|
- обобщенная расчетная сдвигающая сила; | |
- обобщенная расчетная сила предельного сопротивления грунта; | |
- расчетное значение предельного сопротивления грунта при плоском сдвиге; | |
- расчетные силы сопротивления свай, анкеров; | |
- расчетная сила предельного сопротивления основания на участке сдвига с выпором; | |
- расчетное значение горизонтальных составляющих пассивного давления грунта с низовой стороны сооружения; | |
- расчетное значение горизонтальных составляющих активного давления грунта с верховой стороны сооружения; | |
- суммарная фильтрационная сила; | |
- равномерно распределенная вертикальная пригрузка; | |
- нормальное напряжение; | |
- касательное напряжение; | |
- избыточное давление в поровой воде; | |
- вертикальное нормальное напряжение в грунте; | |
- то же, от собственного веса грунта; | |
- то же, дополнительное от внешней нагрузки; | |
- число моделирования. |
Деформации оснований и сооружений
|
|
- совместная деформация основания и сооружения; | |
- предельное значение совместной деформации основания и сооружения; | |
- нестабилизированная совместная деформация основания и сооружения; | |
, , | - соответственно осадка, горизонтальное перемещение и крен сооружения. |
Геометрические характеристики
|
|
- длина сооружения; | |
- ширина сооружения; | |
- высота сооружения; | |
- площадь подошвы сооружения; | |
- эксцентриситет; | |
- радиус; | |
- толщина слоя грунта; | |
- высота консолидируемого слоя; | |
- глубина сжимаемой толщи; | |
- толщина смещаемого слоя; | |
- угол падения трещины; | |
- угол простирания трещины; | |
- длина трещины; | |
- ширина раскрытия трещины. |
Приложение Р
(рекомендуемое)
Лабораторные и полевые методы определения характеристик грунтов шельфа
В настоящем приложении приведены методики определения необходимых характеристик, для которых отсутствуют нормативные документы, а также некоторые способы интерпретации данных статического зондирования, специально разработанные применительно к грунтам шельфа.
Содержание карбоната
Р.3 Для определения содержания карбоната высушенную, измельченную и просеянную сквозь сито с размером ячеек 0,425 мм пробу грунта массой (1±0,01) г помещают в реактор прибора, где она реагирует с 20 мл 10%-ного раствора соляной кислоты. После завершения реакции, которая продолжается 10 мин, измеряют избыточное давление и определяют содержание карбоната кальция в грунте с помощью калибровочной зависимости.
Примечание - Приблизительная оценка содержания карбоната может быть выполнена в соответствии с указаниями [1, таблица 6.5], если это допускает программа лабораторных исследований.
Максимальная и минимальная плотности песка
Максимальную плотность вычисляют делением массы грунта на его объем после уплотнения. Конечное значение максимальной плотности получают путем осреднения результатов нескольких испытаний.
По методу А грунт осторожно помещают в сосуд с помощью воронки и/или совка.
По методу В на дно сосуда устанавливают вертикально отрезок металлической трубки, которую через воронку заполняют грунтом; затем трубку вертикально извлекают из сосуда в течение 2 с, при этом высыпающийся из трубы грунт укладывается в форму практически с минимальной плотностью.
По методу С пробу грунта помещают в градуированный цилиндр, который закрывают крышкой. Цилиндр переворачивают, затем быстро возвращают в исходное положение и отмечают объем, который занял грунт.
Минимальную плотность вычисляют делением массы грунта на зафиксированный объем. Процедуру повторяют три раза с последующим осреднением результатов.
Форма частиц песка
Р.9 Песчаные частицы размером более 2 мм следует отнести к одному из четырех стандартных типов формы: угловатая, полуугловатая, полуокруглая, округлая. Общая оценка соответствует той форме, которая приписана наибольшему числу частиц.
Оценка качества образцов
Р.10 Ввиду существенных проблем, связанных с отбором качественных образцов ненарушенного сложения в водонасыщенных грунтах шельфа, для повышения достоверности результатов лабораторного определения прочностных и деформационных характеристик рекомендуется выполнять оценку качества образцов, предназначенных для испытаний. Оценка может быть качественной и количественной.
Качественную (визуальную) оценку следует выполнять путем анализа и интерпретации рентгеновских снимков образцов, в том числе находящихся в тонкостенных тубах.
Качество образца устанавливают в соответствии с таблицей Р.1.
Таблица Р.1 - Оценка качества слабо- и среднепереуплотненных образцов ненарушенного сложения
|
|
|
|
|
Коэффициент переуплотнения OCR | при | |||
1-2 | До 0,04 | 0,04-0,07 | 0,07-0,14 | Свыше 0,14 |
2-4 | До 0,03 | 0,03-0,05 | 0,05-0,10 | Свыше 0,10 |
Качество образца | 1 (отличное - очень хорошее) | 2 (хорошее - удовлетворительное) | 3 (плохое) | 4 (очень плохое) |
Примечания
1 Критерии, приведенные в настоящей таблице, основаны на результатах испытаний морских глинистых грунтов с глубины 0-25 м от поверхности дна, имеющих консистенцию от мягкопластичной до текучей. Для более твердых предуплотненных грунтов представленная оценка может рассматриваться только как ориентировочная.
2 Критерии, приведенные в настоящей таблице, могут быть использованы для данных компрессионных опытов со ступенчатым приложением нагрузки только в тех случаях, когда нагрузка на каждой ступени выдерживается не более 3 ч. При более длительном выдерживании нагрузки для определения величины потребуется установить момент завершения первичной консолидации под требуемой нагрузкой по графику . |
Интерпретация данных СРТ (статического зондирования) грунтов шельфа
Р.11 Статическое зондирование является в условиях шельфа наиболее информативным методом исследования грунтов, результаты которого позволяют с помощью известных корреляционных зависимостей выполнить оценку практически всех основных параметров, в том числе и тех, которые невозможно определить иными средствами.
Р.13 При определении деформационных и прочностных характеристик грунтового основания следует учитывать его природное напряженное состояние, характеризуемое коэффициентом переуплотнения OCR. Для оценки OCR по результатам статического зондирования следует использовать эмпирические зависимости (Р.4) и (Р.5):
Для малоизученных грунтов для оценки коэффициента переуплотнения может быть использована формула
- Балди (для среднесжимаемых песков):
- Ланселота:
- для нормально уплотненных песков:
- для низкопластичных глин CL:
|
|
<0,7 МПа | 3< <8, |
0,7 МПа< <2,0 МПа | 2< < 5, |
>2,0 МПа | 1< <2,5; |
- для низкопластичных пылеватых грунтов ML:
|
|
>2 МПа | 3< <6, |
<2 МПа | 1< <3; |
- для глинистых и пылеватых грунтов высокой пластичности MH, CH:
|
|
<2 МПа | 2< <6; |
- для органических пылеватых грунтов OL:
|
|
<1,2 МПа | 2< <8; |
|
|
50< <100 | 1,5< <4, |
100< <200 | 1< <1,5, |
>200 | 0,4< <1, |
Значения этих параметров определяют экспериментально по результатам опытов, таких как испытания в условиях прямого среза с предварительной рекомпрессией.
|
Приложение С
Динамические характеристики грунтов
Таблица С.1 - Обобщенные сведения о динамических характеристиках грунтов верхней части разреза (ВЧР) в натурных условиях, необходимые для расчетов сейсмостойкости системы "сооружение - основание"
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Грунты | Состояние | , г/см | , г/см | , км/с | , км/с | , км/с | , км/с | , МПа | ||||||
Насыпные грунты (пески, гравий, | Аэрированное | 1,40 | 0,05 | 0,25 | 0,07 | 0,15 | 0,03 | 0,22 | 80 | 1,5 | 0,49 | 0,42 | 0,36 | 0,32 |
галька и др.) | Водонасыщенное | 1,65 | 0,06 | 1,5 | 0,1 | 0,15 | 0,03 | 0,49 | 110 | 0,8 | 0,64 | 0,57 | 0,52 | 0,47 |
| Мерзлое | 1,63 | 0,06 | 2,8 | - | 1,2 | - | 0,39 | 6520 | 0,6 | 0,70 | 0,64 | 0,59 | 0,54 |
Глинистые грунты: | ||||||||||||||
- супеси | Аэрированное | 1,65 | 0,09 | 0,40 | 0,08 | 0,215 | 0,05 | 0,29 | 200 | 0,5 | 0,78 | 0,78 | 0,78 | 0,78 |
| Водонасыщенное | 1,90 | 0,04 | 1,75 | 0,04 | 0,215 | 0,05 | 0,49 | 260 | 0,35 | 0,78 | 0,78 | 0,78 | 0,78 |
| Мерзлое | 1,88 | 0,04 | 3,15 | 0,15 | 1,7 | 0,08 | 0,29 | 6560 | 0,25 | 0,85 | 0,81 | 0,77 | 0,74 |
- суглинки | Аэрированное | 1,75 | 0,08 | 0,55 | 0,06 | 0,21 | 0,07 | 0,41 | 220 | 0,50 | 0,78 | 0,78 | 0,78 | 0,78 |
| Водонасыщенное | 1,85 | 0,08 | 1,60 | 0,1 | 0,25 | 0,07 | 0,48 | 340 | 0,30 | 0,78 | 0,78 | 0,78 | 0,78 |
| Мерзлое | 1,83 | 0,08 | 2,55 | 0,12 | 1,35 | 0,06 | 0,31 | 8740 | 0,25 | 0,85 | 0,81 | 0,77 | 0,74 |
- глины (четвертичного | Аэрированное | 1,65 | 0,15 | 1,15 | 0,15 | 0,35 | 0,1 | 0,44 | 580 | 0,45 | 0,78 | 0,78 | 0,78 | 0,78 |
возраста) | Водонасыщенное | 1,92 | 0,1 | 1,85 | 0,15 | 0,35 | 0,1 | 0,48 | 700 | 0,25 | 0,78 | 0,78 | 0,78 | 0,78 |
| Мерзлое | 1,90 | 0,09 | 2,50 | 0,1 | 1,05 | 0,1 | 0,39 | 5820 | 0,25 | 0,85 | 0,81 | 0,77 | 0,74 |
- глины коренные (третичного | Аэрированное | 1,80 | 0,06 | 1,7 | 0,1 | 0,55 | 0,07 | 0,44 | 1570 | 0,1 | 0,78 | 0,78 | 0,78 | 0,78 |
возраста и старше) | Водонасыщенное | 2,10 | 0,05 | 2,2 | 0,1 | 0,70 | 0,06 | 0,44 | 2960 | 0,06 | 0,78 | 0,78 | 0,78 | 0,78 |
| Мерзлое | 2,08 | 0,05 | 2,8 | 0,1 | 1,6 | 0,12 | 0,27 | 13520 | 0,06 | 0,96 | 0,95 | 094* | 0,92 |
| ||||||||||||||
- лессы и лессовидные | Аэрированное | 1,50 | - | 0,8 | 0,1 | 0,25 | 0,05 | 0,44 | 270 | 0,5 | 0,78 | 0,78 | 0,78 | 0,78 |
суглинки | Водонасыщенное | 2,00 | - | 1,65 | 0,07 | 0,30 | 0,02 | 0,48 | 530 | 0,3 | 0,78 | 0,78 | 0,78 | 0,78 |
| Мерзлое | 1,95 | - | 2,6 | 0,07 | 1,3 | - | 0,33 | 8770 | 0,25 | 0,85 | 0,81 | 0,77 | 0,74 |
Пески чистые | Аэрированное | 1,40 | 0,08 | 0,55 | 0,17 | 0,35 | 0,13 | 0,16 | 400 | 0,7 | 0,67 | 0,60 | 0,55 | 0,50 |
| Водонасыщенное | 2,00 | 0,06 | 1,70 | 0,06 | 0,30 | 0,10 | 0,48 | 530 | 0,5 | 0,74 | 0,68 | 0,63 | 0,59 |
| Мерзлое | 1,98 | 0,06 | 3,7 | 0,12 | 2,0 | 0,08 | 0,29 | 20430 | 0,25 | 0,85 | 0,81 | 0,77 | 0,74 |
Пески с примесью глины | Аэрированное | 1,50 | 0,04 | 0,55 | 0,1 | 0,35 | 0,1 | 0,16 | 430 | 0,6 | 0,70 | 0,64 | 0,59 | 0,54 |
| Водонасыщенное | 1,95 | 0,06 | 1,65 | 0,06 | 0,35 | 0,1 | 0,47 | 700 | 0,35 | 0,80 | 0,75 | 0,71 | 0,67 |
| Мерзлое | 1,93 | 0,06 | 3,5 | - | 1,8 | - | 0,33 | 16630 | 0,25 | 0,85 | 0,81 | 0,77 | 0,74 |
Крупнообломочные гравийно- | Аэрированное | 2,0 | 0,08 | 0,9 | 0,12 | 0,50 | 0,1 | 0,28 | 1280 | 0,6 | 0,70 | 0,64 | 0,59 | 0,54 |
галечниковые грунты с песчаным | Водонасыщенное | 2,15 | 0,08 | 2,15 | 0,25 | 0,50 | 0,12 | 0,47 | 1580 | 0,35 | 0,80 | 0,75 | 0,71 | 0,67 |
заполнителем | Мерзлое | 2,13 | 0,08 | 4,2 | 0,2 | 2,35 | 0,1 | 0,28 | 30110 | 0,20 | 0,88 | 0,84 | 0,81 | 0,78 |
То же, с супесчаным | Аэрированное | 1,90 | 0,08 | 0,90 | 0,12 | 0,5 | 0,1 | 0,28 | 1220 | 0,5 | 0,74 | 0,68 | 0,63 | 0,59 |
заполнителем | Водонасыщенное | 2,10 | 0,07 | 1,7 | 0,2 | 0,5 | - | 0,45 | 1520 | 0,3 | 0,83 | 0,78 | 0,74 | 0,70 |
| Мерзлое | 2,08 | 0,07 | 4,0 | - | 2,0 | - | 0,33 | 22130 | 0,2 | 0,88 | 0,84 | 0,81 | 0,78 |
То же, с суглинистым | Аэрированное | 1,95 | 0,08 | 0,95 | 0,12 | 0,45 | 0,1 | 0,36 | 1070 | 0,45 | 0,76 | 0,70 | 0,66 | 0,61 |
заполнителем | Водонасыщенное | 2,15 | 0,07 | 1,6 | 0,2 | 0,45 | - | 0,45 | 1260 | 0,3 | 0,83 | 0,78 | 0,74 | 0,70 |
| Мерзлое | 2,13 | 0,07 | 3,6 | - | 1,8 | - | 0,33 | 18360 | 0,2 | 0,88 | 0,84 | 0,81 | 0,78 |
То же, с глинистым заполнителем | Аэрированное | 2,0 | 0,08 | 1,0 | 0,1 | 0,4 | 0,1 | 0,4 | 900 | 0,45 | 0,76 | 0,70 | 0,66 | 0,61 |
| Водонасыщенное | 2,18 | 0,07 | 1,35 | 0,2 | 0,4 | - | 0,45 | 1010 | 0,3 | 0,83 | 0,78 | 0,74 | 0,70 |
| Мерзлое | 2,16 | 0,07 | 2,9 | - | 1,6 | - | 0,28 | 14160 | 0,2 | 0,88 | 0,84 | 0,81 | 0,78 |
Полускальные грунты: мергели, | Аэрированное | 2,30 | 0,2 | 2,5 | 0,2 | 1,20 | 0,2 | 0,35 | 8940 | 0,4 | 0,78 | 0,73 | 0,68 | 0,64 |
аргиллиты и др. | Водонасыщенное | 2,34 | 0,2 | 3,0 | 0,2 | 1,20 | 0,2 | 0,40 | 9440 | 0,3 | 0,83 | 0,78 | 0,74 | 0,70 |
| Мерзлое | 2,32 | 0,2 | 3,5 | 0,2 | 1,65 | 0,2 | 0,36 | 17180 | 0,3 | 0,83 | 0,78 | 0,74 | 0,70 |
Скальные слаботрещиноватые грунты: | ||||||||||||||
- песчаники | Аэрированное | 2,35 | 0,2 | 2,65 | 0,4 | 1,5 | 0,3 | 0,27 | 13430 | 0,3 | 0,83 | 0,78 | 0,74 | 0,70 |
| Водонасыщенное | 2,42 | 0,15 | 3,15 | 0,5 | 1,5 | 0,3 | 0,35 | 14700 | 0,2 | 0,88 | 0,84 | 0,81 | 0,78 |
| Мерзлое | 2,42 | 0,15 | 4,4 | 0,3 | 2,45 | 0,2 | 0,28 | 37190 | 0,2 | 0,88 | 0,84 | 0,81 | 0,78 |
- известняки | Аэрированное | 2,65 | 0,15 | 3,15 | 0,5 | 1,75 | 0,4 | 0,28 | 20780 | 0,3 | 0,83 | 0,78 | 0,74 | 0,70 |
| Водонасыщенное | 2,68 | 0,10 | 3,5 | 0,6 | 1,65 | 0,5 | 0,36 | 19850 | 0,2 | 0,88 | 0,84 | 0,81 | 0,78 |
| Мерзлое | 2,68 | 0,10 | 5,0 | 0,4 | 2,5 | 0,2 | 0,33 | 44560 | 0,2 | 0,88 | 0,84 | 0,81 | 0,78 |
- гранитоиды | Аэрированное | 2,60 | 0,10 | 3,95 | 0,5 | 2,30 | 0,45 | 0,25 | 34380 | 0,20 | 0,88 | 0,84 | 0,81 | 0,78 |
| Водонасыщенное | 2,70 | 0,08 | 4,65 | 0,5 | 2,35 | 0,4 | 0,33 | 39660 | 0,10 | 0,94 | 0,92 | 0,90 | 0,88 |
| Мерзлое | 2,70 | 0,08 | 5,35 | 0,4 | 3,0 | 0,2 | 0,32 | 64150 | 0,05 | 0,97 | 0,96 | 0,95 | 0,94 |
Долериты, диабазы | Аэрированное | 2,75 | 0,1 | 5,5 | - | 2,8 | - | 0,32 | 56920 | 0,15 | 0,91 | 0,88 | 0,85 | 0,83 |
| Водонасыщенное | 2,75 | 0,1 | 5,7 | - | 2,9 | - | 0,33 | 61520 | 0,1 | 0,94 | 0,92 | 0,90 | 0,88 |
| Мерзлое | 2,75 | 0,1 | 6,3 | - | 3,25 | - | 0,32 | 76680 | 0,05 | 0,97 | 0,96 | 0,95 | 0,94 |
Примечания
1 Мерзлое состояние грунтов соответствует температуре ниже минус 2 ° С при степени льдонасыщения >50%. 2 Для всех грунтов при интенсивности землетрясения ниже 7 баллов =1. 3 В талых скальных породах зоны поверхностного выветривания и разгрузки (ЗПВР) скорости волн приблизительно в два раза ниже, а в мерзлых - в 1,5 раза ниже, чем в породах глубже ЗПВР.
4 Засоленность грунтов не влияет на характеристики талых (немерзлых) грунтов, но обусловливает снижение значений , , в мерзлом состоянии. 5 Под аэрированным состоянием понимается состояние пород выше уровня грунтовых вод (УГВ).
6 - логарифмический декремент поглощения. 7 - коэффициент пересчета скорости волн при интенсивности землетрясений 7 баллов ( ), 8 баллов ( ) и т.д. 8 Знак "-" в настоящей таблице свидетельствует о том, что при малом числе выборок для указанного грунта значение среднеквадратического отклонения не определялось. |
Приложения Р, С (Введены дополнительно, Изм. N 1).
Библиография
|
|
[1] | СП 11-114-2004 Инженерные изыскания на континентальном шельфе для строительства морских нефтегазопромысловых сооружений |
(Измененная редакция, Изм. N 1).
_________________________________________________________________________________________
УДК 626/627:624.15
Ключевые слова: основания, гидротехнические сооружения, деформации, напряжения, грунты, водопонижение
_________________________________________________________________________________________