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

СНиП 2.02.02-85

___________________________________________________________

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

,                                                      (1)

здесь

- расчетное значение обобщенного силового воздействия (сила, момент, напряжение), деформации или другого параметра, по которому производится оценка предельного состояния, определенного с учетом коэффициента надежности по нагрузке

(см. 7.3);

- расчетное значение обобщенной несущей способности, деформации или другого параметра, устанавливаемого с учетом коэффициентов надежности по грунту

(см. раздел 5);

- коэффициент надежности по ответственности сооружения;

- коэффициенты сочетаний нагрузок;

- коэффициенты условий работы.

Указания по определению

,

,

даны в 4.5.

(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 сооружений I, II, III и IV классов соответственно равными 1,25; 1,20; 1,15; и 1,10;

равными:

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;

для второй группы предельных состояний во всех случаях

и

равными 1.

Значения коэффициента

регламентируются в зависимости от видов сооружений, оснований и расчетов в соответствующих разделах настоящего документа.

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;

плотность

;

плотность частиц

;

плотность скелета

;

природную влажность

;

коэффициент пористости

;

влажность на границах раскатывания

и текучести

;

число пластичности

;

показатель текучести

;

коэффициент водонасыщения

;

степень плотности песков

;

степень неоднородности гранулометрического состава

;

относительное содержание органического вещества

;

относительную деформацию набухания без нагрузки

;

относительную деформацию просадочности

;

степень засоленности

;

степень растворимости солей грунтов в воде

;

предел прочности на одноосное сжатие

;

коэффициент размягчаемости в воде

;

коэффициент выветрелости

;

коэффициент истираемости крупнообломочных грунтов

;

температуру начала замерзания (оттаивания)

;

коэффициент сжимаемости мерзлого грунта

;

степень морозной пучинистости

;

степень заполнения объема пор мерзлого грунта льдом и незамерзшей водой

;

суммарную льдистость мерзлого грунта (объемную льдистость)

;

объемную льдистость грунта за счет видимых ледяных включений

.

(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:

давление предуплотнения

;

угол внутреннего трения и удельное сцепление в эффективных напряжениях

,

и в полных напряжениях

,

;

сопротивление недренированному сдвигу

;

показатель чувствительности

;

модуль деформации

;

коэффициент плотнения (сжимаемости)

;

коэффициент поперечной деформации

;

коэффициент фильтрации

;

коэффициент консолидации

;

параметры ползучести

и  

 (по теории наследственной ползучести);

показатели фильтрационной прочности грунтов (местный и осредненный критические градиенты напора

,

и критические скорости фильтрации

);

скорости распространения продольных

и поперечных

волн в массиве;

динамическое сопротивление недренированному сдвигу

;

динамический модуль сдвига

;

динамический модуль объемного сжатия

;

динамический коэффициент затухания (демпфирования)

;

потенциал разжижения при сейсмических воздействиях

;

высоту капиллярного поднятия

;

удельное водопоглощение

;

параметры трещин (модуль трещиноватости

, угол падения

, длину

, ширину раскрытия

);

параметры заполнителя трещин (степень заполнения, состав, характеристики свойств);

коэффициент морозного пучения

;

удельную нормальную и касательную силы пучения

и

;

предел прочности элементарного породного блока скального грунта на одноосное сжатие

;

предел прочности отдельности скального грунта на одноосное растяжение

;

предел прочности массива скального грунта на растяжение

и сжатие

;

предел прочности массива на сдвиг

;

теплопроводность талого грунта

;

теплопроводность мерзлого грунта

;

объемную теплоемкость талого грунта

;

объемную теплоемкость мерзлого грунта

;

коэффициент трения на контакте сооружения с грунтом

.

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).

5.8 Нормативные значения характеристик грунтов

должны устанавливаться на основе частных результатов полевых и лабораторных исследований, проводимых в условиях, максимально приближенных к условиям работы грунта в рассматриваемой системе "сооружение - основание". За нормативные значения

всех характеристик следует принимать их средние статистические значения.

Расчетные значения характеристик грунтов

должны определяться по формуле

,                                                 (3)

где

- коэффициент надежности по грунту, определяемый в соответствии с ГОСТ 20522.

При классификации грунтов применяются нормативные значения характеристик, при решении задач проектирования - как нормативные, так и расчетные значения.

При проектировании оснований морских стационарных сооружений на шельфе расчетные показатели песчаных грунтов (

,

,

) и глинистых грунтов текучей консистенции (

,

,

) следует назначать с учетом их значений, полученных по результатам статического зондирования. Методики интерпретации результатов статического зондирования морских грунтов приведены в приложении Р.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

5.9 Расчетные значения характеристик грунтов

,

,

,

и

для расчетов по предельным состояниям первой группы обозначаются

,

,

,

и

, второй группы -

,

,

,

и

. При определении расчетных значений

,

,

,

и

коэффициент надежности по грунту

определяется при односторонней доверительной вероятности

= 0,95.

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.

5.13а Определение характеристик влажности

, плотности

, плотности частиц

, показателей пластичности

и

необходимо выполнять в соответствии с ГОСТ 5180. Вычисление плотности скелета

, коэффициента пористости

, коэффициента водонасыщения

, числа пластичности

, показателя текучести

следует проводить согласно ГОСТ 25100.

Максимальную плотность песка

следует определять вибрационным методом в соответствии с приложением Р. При наличии в песке пылеватых и глинистых частиц свыше 15% в программе лабораторных исследований могут быть назначены испытания по ГОСТ 22733. Рекомендуемый метод определения минимальной плотности песка

приведен в приложении Р.

Нормативные значения физических характеристик вычисляют путем статистической обработки частных результатов в соответствии с ГОСТ 20522. Расчетные значения всех показателей кроме

и

следует принимать равными нормативным. Для определения расчетного значения

используют расчетное значение

и нормативное значение

.

(Введен дополнительно, Изм. N 1).

      Характеристики нескальных грунтов

5.14 Определение характеристик прочности грунтов в стабилизированном состоянии (в эффективных напряжениях)

и

следует выполнять методом трехосного сжатия по консолидированно-дренированной схеме (ГОСТ 12248).

Определение прочности грунтов в нестабилизированном состоянии (сопротивление недренированному сдвигу

) следует выполнять методом трехосного сжатия по неконсолидированно-недренированной (в особых случаях - по консолидированно-недренированной схеме).

(Измененная редакция, Изм. N 1).

5.14а Для оснований и сооружений III-IV классов при соответствующем обосновании допустимо для определения

и

использовать метод одноплоскостного среза по консолидированно-дренированной схеме (ГОСТ 12248) и (или) по консолидированно-недренированной схеме с измерением порового давления.

Для оснований и сооружений III и IV классов допускается при соответствующем обосновании для определения

использовать метод одноплоскостного среза по неконсолидированно-недренированной схеме ("быстрый срез").

Примечания

1 Характеристики прочности

и

в нестабилизированном состоянии (в полных напряжениях) определяются в исключительных случаях только для специально обоснованных расчетных схем.

2 При определении значений

,

и

для инженерно-геологических схем допускается использовать методы статического зондирования и вращательного среза.

(Введен дополнительно, Изм. N 1).

5.15 Нормативные и расчетные значения характеристик

и

следует определять применительно к гипотезе прочности Кулона или Кулона-Мора путем статистической обработки всех пар предельных значений максимальных и минимальных главных напряжений, полученных методом трехосного сжатия (либо пар значений нормальных и предельных касательных напряжений, полученных методом одноплоскостного среза) в соответствии с ГОСТ 20522.

5.16 Расчетные значения характеристик

,

и

следует вычислять, используя коэффициент надежности по грунту

при односторонней доверительной вероятности

0,95.

Если полученное таким образом значение

будет более 1,25 (для илов - 1,4) или менее 1,05, то его необходимо принимать соответственно равным

1,25 (для илов - 1,4) и

1,05.

Расчетные значения характеристик

,

и

следует принимать равными нормативным их значениям.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

5.17 Для грунтов оснований сооружений I-III классов дополнительно к испытаниям указанными лабораторными методами следует проводить испытания в полевых условиях методами статического и динамического зондирования, вращательного среза, а для оснований бетонных и железобетонных сооружений - методом сдвига штампов. Испытания указанными методами и определение по их результатам нормативных значений характеристик

,

и

следует проводить для условий, соответствующих основным расчетным случаям в периоды строительства и эксплуатации сооружения.

(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).

5.19 Нормативные значения статического модуля деформации

нескальных грунтов следует определять по результатам полевых штамповых и прессиометрических опытов, а также по результатам компрессионных испытаний и (или) испытаний методом трехосного сжатия согласно требованиям ГОСТ 12248. Для грунтов оснований сооружений I и II классов проведение испытаний методом трехосного сжатия является обязательным.

Траектории нагружения образцов и методики обработки результатов испытаний должны учитывать историю нагружения грунтового массива (значение давления предуплотнения

и степень переуплотнения грунта), диапазоны изменения напряжений в РГЭ и метод расчета или модельного исследования, для которых предназначены расчетные характеристики.

Примечание - В приложении Б приведен метод определения значений давления предуплотнения

и степень переуплотнения грунта. Для грунтов шельфа при оценке степени их переуплотнения допустимо использовать результаты статического зондирования в соответствии с рекомендациями приложения Р.

В том случае, если ожидаемое максимальное давление на элемент основания превышает давление предуплотнения

, следует определять не только вторичный

, но и первичный

модули деформации. Вторичный модуль

определяется по компрессионной кривой в интервале напряжений от бытового на изучаемой глубине до

. Первичный модуль

определяется по компрессионной кривой в интервале напряжений от

до максимального ожидаемого напряжения на изучаемой глубине.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

5.19а Нормативные значения

и

могут назначаться как постоянными, так и переменными по глубине.

Для оснований сооружений IV класса расчетные значения

допускается принимать по таблицам, приведенным в СП 22.13330, с введением коэффициента

, принимаемого по приложению В.

Модуль деформации скальных, мерзлых грунтов на стадии обоснования инвестиций может быть определен с помощью сейсмоакустических методов.

Расчетные значения модулей деформации

и

следует принимать равными нормативным.

(Введен дополнительно, Изм. N 1).

5.20 Коэффициент уплотнения

определяется методом компрессионного либо трехосного сжатия согласно ГОСТ 12248. Нормативные значения

должны определяться в соответствии с ГОСТ 20522, расчетные значения коэффициента уплотнения следует принимать равными нормативным.

5.21 Нормативные значения коэффициентов поперечной деформации

рекомендуется определять по результатам испытаний методом трехосного сжатия по консолидированно-дренированной схеме с независимым измерением продольных и поперечных деформаций образца грунта. Значения

следует определять как средние арифметические частных значений этой характеристики, полученных в отдельных испытаниях, или как значения, устанавливаемые по осредненным зависимостям измеряемых в опытах величин.

Расчетные значения коэффициента поперечной деформации

следует принимать равными нормативным.

При отсутствии экспериментальных значений

расчетные значения коэффициента

при обосновании допускается принимать по таблице 3.

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:

величину динамического сопротивления недренированному сдвигу

;

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);

динамические модули сдвига

, объемного сжатия

и коэффициент демпфирования

в процессе динамического воздействия, которые необходимы для определения возникающих в грунте дополнительных деформаций и сдвигающих напряжений.

Под динамическими воздействиями следует понимать напряжения и деформации, возникающие в грунтовом основании при совместной работе системы "сооружение - основание" под действием сейсмических, волновых или ледовых нагрузок. Каждая из нагрузок характеризуется продолжительностью

, характерной частотой

, пиковыми значениями касательных напряжений

и

. Указанные характеристики - результат построения модели внешнего воздействия, существенно упрощающий реальный, негармонический и нерегулярный характер силового взаимодействия сооружения с грунтовым основанием.

(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.

5.26 Динамические характеристики прочности как связных, так и несвязных грунтов следует определять в долях от статической прочности, причем они должны устанавливаться для каждого вида воздействий индивидуально. Параметрами для сравнения выступают эффективный угол внутреннего трения

для несвязных грунтов и сопротивление недренированному сдвигу

для связных грунтов, полученные по результатам статических испытаний. Для несвязных грунтов при ограниченной дренирующей способности основания и однородном напряженно-деформированном состоянии прочность описывается введением так называемого динамического угла трения

,                                                                       (3а)

где

- накопленное за время расчетного воздействия избыточное поровое давление;

- эффективные напряжения при консолидации.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

5.27 Нормативные значения параметров ползучести

и

определяются как средние арифметические частных значений этих характеристик, полученных для расчетов осадок по результатам компрессионных испытаний и для расчетов горизонтальных смещений - по результатам сдвиговых испытаний. При этом испытания должны проводиться с фиксацией деформаций во времени на каждой ступени нагрузки. Частные значения

и  

 следует определять исходя из зависимости

,                                        (4)

где

- частные значения деформации компрессионного сжатия (при компрессионных испытаниях) или деформации сдвига (при сдвиговых испытаниях) в момент времени

;

- частные значения мгновенной деформации компрессионного сжатия (при компрессионных испытаниях) или деформации сдвига (при сдвиговых испытаниях). Расчетные значения

и

следует принимать равными нормативным.

При обосновании могут быть использованы и другие расчетные модели.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

5.28 Нормативное и равное ему расчетное значение коэффициента консолидации

определяется как среднее арифметическое из частных значений этой характеристики, полученных по результатам испытаний в одометрах (применительно к одномерной задаче) в соответствии с ГОСТ 12248. Допускается определение

методом трехосного сжатия по консолидированно-недренированной схеме (приложение Б).

Для оснований сооружения III-IV классов, а на ранних стадиях проектирования и для оснований сооружений I и II классов применительно к одномерной задаче допускается нормативное и равное ему расчетное значение коэффициента консолидации

определять по результатам фильтрационных испытаний с учетом показателей пористости и уплотнения грунта при условии, что эти показатели определены опытным путем.

5.29 За нормативное значение коэффициента фильтрации

следует принимать среднее арифметическое частных значений коэффициента фильтрации грунта, определяемых применительно к ламинарному движению воды по закону Дарси на основе результатов испытаний грунта на водопроницаемость в лабораторных или полевых условиях с учетом воспринимаемого грунтом геостатического давления и нагрузок, возникающих после возведения сооружения, а также с учетом структурных особенностей грунта. При резко выраженной фильтрационной анизотропии, когда водопроницаемость грунта изменяется в зависимости от направления более чем в 5 раз, следует определять коэффициенты фильтрации по главным осям анизотропии. Расчетные значения коэффициента фильтрации

следует принимать равными нормативным.

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.

5.30 Расчетные значения осредненного критического градиента напора

в основании сооружения с дренажем следует принимать по таблице 4.

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

Расчетные значения местного критического градиента напора

следует определять, используя расчетные методы оценки суффозионной устойчивости грунтов либо путем испытаний грунтов на суффозионную устойчивость в лабораторных или натурных условиях.

Для несуффозионных песчаных грунтов

допускается принимать при выходе потока в дренаж равным 1,0, а за дренажем - 0,3. Для пылевато-глинистых грунтов при наличии дренажа или жесткой пригрузки при выходе на поверхность грунта

допускается принимать равным 1,5, а при деформируемой пригрузке - 2,0.

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).

5.33 Расчетное значение коэффициента трения на контакте негрунтового сооружения с грунтом основания,

в случае отсутствия результатов прямых определений назначается не более 2/3 величины

грунта верхнего слоя основания, контактирующего с поверхностью сооружения.

      Характеристики скальных грунтов

5.34 Нормативные значения предела прочности образца скального грунта на одноосное сжатие

и одноосное растяжение

, а также предела прочности массива скального грунта на одноосное растяжение

и одноосное сжатие

следует определять как средние арифметические частных значений этих характеристик, полученных в отдельных испытаниях методами сжатия и растяжения соответственно в лабораторных и в полевых условиях. В лабораторных условиях допускается также применять косвенные методы испытаний (например, с использованием соосных пуансонов, сферических индикаторов).

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.

Расчетные значения характеристик прочности

и

следует определять в соответствии с указаниями ГОСТ 20522 при односторонней доверительной вероятности

=0,95. Расчетные значения характеристик

,

,

,

и

,

принимаются равными их нормативным значениям.

При обосновании расчетные значения

в направлениях, не совпадающих с нормалями к плоскостям трещин, допускается принимать по таблице 5, а в направлениях, совпадающих с нормалями к плоскостям сплошных трещин, принимать равными нулю.

(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).

5.36 Нормативные значения параметров

и

массивов скальных грунтов при статических воздействиях следует определять для всех потенциально опасных расчетных поверхностей или элементарных площадок сдвига по результатам полевых или лабораторных (в том числе модельных) испытаний, проводимых методом медленного среза (сдвига) бетонных штампов или скальных целиков.

Испытания указанными методами и определение по их результатам нормативных значений

и

следует производить с учетом условий, соответствующих всем расчетным случаям в периоды строительства и эксплуатации сооружения.

5.37 Обработку результатов испытаний для определения нормативных и расчетных значений

и

следует производить так же, как для нескальных грунтов (см. 5.16 и 5.17).

(Измененная редакция, Изм. N 1).

5.38 Для оснований сооружений III и IV классов, а также для оснований сооружений I и II классов на стадии технико-экономического обоснования строительства расчетные значения

и

, предназначенные для расчетных схем, допускается принимать по таблице 5 с использованием аналогов, корреляционных связей и т.д. Значения

и

для оснований сооружений I и II классов на стадиях проекта и рабочей документации при соответствующем обосновании также допускается принимать по этой таблице, если расчеты с использованием этих характеристик не определяют габариты сооружений. Данными этой таблицы допускается пользоваться во всех случаях при определении значений

и

, предназначенных для составления инженерно-геологических схем (моделей).

5.39 Для определения

,

и на их основе

,

при динамических (в том числе сейсмических) воздействиях рекомендуется проводить испытания по специально разрабатываемой методике. Допускается значения

,

, соответствующие эффективным напряжениям, принимать равными значениям при статических воздействиях.

5.40 Деформационные характеристики массивов скальных пород (

,

) следует определять по результатам испытаний как методами статического нагружения скального грунта (

и

), так и динамическими (сейсмоакустическими или ультразвуковыми) методами по результатам измерения скоростей продольных

и поперечных

волн. На предварительных стадиях проектирования при отсутствии прямых измерений скоростей волн допускается использовать данные таблицы С.1 приложения С.

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).

5.41 Нормативные значения характеристик деформируемости массивов скальных грунтов и упругих динамических характеристик для ИГЭ и (или) РГЭ следует определять как средние арифметические частных значений этих характеристик, полученных в отдельных испытаниях. Нормативные значения

и

допускается также определять исходя из корреляционной зависимости между статической (

и

) и динамической (

или

) характеристиками, установленной при сопоставлении частных сопряженных значений этих характеристик, полученных в одних и тех же точках массива, расположенных в разных ИГЭ и (или) РГЭ исследуемого основания.

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.

Для РГЭ нормативные значения

,

,

,

могут также определяться по единой нормативной зависимости данной характеристики от координаты.

5.42 Расчетные значения модуля деформации следует определять в соответствии с указаниями ГОСТ 20522. При этом значения

, используемые в оценках смещений сооружений и оснований, следует определять при односторонней доверительной вероятности

0,85, а значения

, используемые в оценках устойчивости, - при

0,9.

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.

На стадии обоснования инвестиций расчетные значения модуля деформации скальных массивов

допускается определять на основе аналоговых корреляционных связей этой характеристики с характеристиками других свойств - водопроницаемостью, воздухопроницаемостью и др. При этом характеристики других свойств должны быть установлены по результатам испытаний в изучаемом скальном массиве.

Расчетные значения коэффициента поперечной деформации

следует принимать равными нормативным. Расчетные значения

массивов скального грунта допускается определять по аналогам.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

5.43 Нормативные значения коэффициента фильтрации

и удельного водопоглощения

следует определять как средние геометрические значения результатов, полученных при испытаниях, выполненных одинаковым методом в соответствии с ГОСТ 23278. В сложных гидрогеологических условиях (резко выраженная анизотропия фильтрационных свойств, карст, неопределенность граничных условий и др.) нормативное значение

следует определять по результатам испытаний в кусте скважин. При определении

и

необходимо учитывать напряженное состояние грунта в изучаемой зоне основания и его влияние на фильтрационные характеристики скального массива.

Расчетные значения коэффициента фильтрации

и удельного водопоглощения

следует принимать равными нормативным.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

5.44 Нормативные значения критической скорости движения воды в трещинах (прослойках, тектонических зонах дробления)

, как правило, следует определять по результатам суффозионных испытаний заполнителя трещин (прослоек, зон дробления) и образцов самих породных блоков.

Расчетные значения

следует принимать равными нормативным.

Для оснований сооружений III и IV классов, а при соответствующем обосновании и для оснований сооружений I и II классов значения

 допускается определять расчетом в зависимости от геометрических характеристик трещин, вязкости фильтрующей воды и физико-механических характеристик заполнителя трещин.

Расчетные значения (равные нормативным) критического градиента напора

фильтрационного потока в направлении простирания рассматриваемой системы трещин также следует определять расчетом в зависимости от геометрических характеристик трещин, вязкости воды и физико-механических характеристик заполнителя трещин.

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.

5.47 Для сильнодеформируемых (при

1000 МПа), легковыветриваемых, сильнотрещиноватых, размокающих и набухающих под воздействием воды скальных и полускальных грунтов следует применять состав и методы определения их физико-механических характеристик и расчетов, соответствующие как скальным, так и нескальным грунтам.

(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)

.                                                      (5)

Здесь

и

- расчетные значения соответственно обобщенных сдвигающих сил и сил предельного сопротивления или моментов сил, стремящихся сдвинуть (повернуть) и удержать систему "сооружение-основание" или склон. При их определении используют коэффициенты надежности по нагрузкам

и по грунту

, определяемые по указаниям 7.3 и разделу 5, и коэффициенты

,

, определяемые по 4.5.

Коэффициент условий работы

принимается по таблице 6.

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.

2 Все нагрузки от грунта (вертикальное давление от веса грунта, боковое давление грунта) следует, как правило, определять по расчетным значениям характеристик грунта

,

,

, принимая при этом коэффициенты надежности по нагрузкам равными единице. При этом расчетные значения характеристик грунта принимаются больше или меньше их нормативных значений в зависимости от того, какие из них приводят к невыгодным условиям загружения системы "сооружение-основание".

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.

4 Если при определении расчетных величин нагрузок нельзя установить, какое значение

(большее или меньшее) приводит к наиболее невыгодному случаю загружения сооружения, то следует выполнять сопоставительные расчеты при обоих значениях коэффициентов надежности по нагрузке.

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).

7.5 Расчеты следует выполнять для условий плоской или пространственной задачи. Условия пространственной задачи принимают, если

или

(для шпунтовых сооружений и склонов), или когда поперечное сечение сооружения, нагрузки, геологические условия меняются по длине

, где

и

соответственно длина и ширина сооружения,

- высота сооружения с учетом заглубления сооружений или шпунта в грунт основания.

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:

1) основания сооружений сложены песчаными, крупнообломочными, твердыми

0 и полутвердыми 0

0,25 пылевато-глинистыми грунтами при выполнении условий:

а) для случая равномерной нагрузки и эксцентриситета в сторону верховой грани сооружения

;                                              (7)*

б) при эксцентриситете

равнодействующей всех сил, приложенных к сооружению в сторону низовой грани сооружения

,                                             (8)

2) основания сооружений сложены туго- (0,25

0,5) и мягкопластичными (0,5

0,75) глинистыми грунтами при выполнении условий (7) или (8) и следующих дополнительных условий:

;                                  (9)

.                                         (10)

В формулах (7)-(10) обозначено:

- число моделирования;

,

- среднее нормальное напряжение соответственно при ширине

и

;

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

;

- эксцентриситет в сторону низовой грани сооружения нормальной силы

в плоскости подошвы, равный расстоянию от точки пересечения с подошвой фундамента равнодействующей всех сил до оси сооружения;

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

- безразмерное число, принимаемое для плотных песков

1; для остальных грунтов

3. Для всех грунтов оснований сооружений I и II классов

, как правило, следует уточнять по результатам экспериментальных исследований методом сдвига штампов в котлованах сооружений;

- показатель текучести;

- расчетное значение коэффициента сдвига;

,

,

- расчетные значения характеристик прочности грунта основания с учетом степени его консолидации под нагрузкой от сооружения к расчетному моменту и возможного их снижения в зоне промораживания-оттаивания (при строительстве в северной строительно-климатической зоне (ССКЗ);

- коэффициент степени консолидации грунта;

- коэффициент фильтрации грунта;

- коэффициент пористости грунта в естественном состоянии;

- время возведения сооружения;

- коэффициент уплотнения; при его определении учитывается изменение

и

во всем диапазоне изменения нагрузок на основание;

- удельный вес воды;

- расчетная толщина консолидируемого слоя, принимаемая для сооружения с шириной подошвы

, на части которой

расположен дренаж, равной:

а) для однослойного основания:

при наличии водоупора, залегающего на глубине

; (

- см. 11.6.2)

;                                              (11)

при залегании в основании дренирующего слоя на глубине

;                                             (12)

б) для двухслойного основания с толщинами слоев

и

:

при наличии водоупора и при

;                                        (13)

при наличии дренирующего слоя на глубине

;                                          (14)

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.

7.9 При расчете устойчивости сооружений по схеме плоского сдвига (без поворота) при горизонтальной плоскости сдвига значения

и

в условиях (5) следует определять по формулам:

;                            (15)

,                                          (16)

где

- расчетное значение предельного сопротивления при плоском сдвиге;

- сумма вертикальных составляющих расчетных нагрузок (включая противодавление);

,

,

- характеристики прочности грунта по расчетной поверхности сдвига, определяемые по указаниям раздела 5, причем

,

учитываются только на той части площади основания, на которой отсутствуют растягивающие напряжения;

- коэффициент условий работы, учитывающий зависимость реактивного давления грунта с низовой стороны сооружения от горизонтального смещения сооружения при потере им устойчивости, принимаемый по результатам экспериментальных или теоретических исследований; при их отсутствии значение

принимается равным 0,7 (при специальном обосновании допускается принимать 0,7<

1,0);

,

- соответственно расчетные значения горизонтальных составляющих силы пассивного давления грунта с низовой стороны сооружения и активного давления грунта с верховой стороны;

- площадь проекции на поверхность сдвига подошвы сооружения, в пределах которой учитывается сцепление;

- горизонтальная составляющая силы сопротивлений свай, анкеров и т.д.;

- расчетное значение сдвигающей силы;

,

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

Примечание - Для вертикально- и наклонно-слоистых оснований

и

следует определять по обязательному приложению Г как средневзвешенные значения характеристик грунтов всех слоев с учетом перераспределения нормальных контактных напряжений между слоями пропорционально их модулям деформации.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

7.10 В случае если расчетная сдвигающая сила

приложена с эксцентриситетом в плоскости подошвы

, расчет устойчивости сооружений следует производить по схеме плоского сдвига с поворотом в плане (

и

- размеры сторон прямоугольной подошвы сооружения).

Эксцентриситет

и силу предельного сопротивления при плоском сдвиге с поворотом в плане

следует определять по указаниям, приведенным в приложении Д.

(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.

Для численного моделирования разрушения при расчете НДС системы пропорционально увеличивают действующие на сооружение нагрузки или пропорционально уменьшают параметры внутреннего трения грунтов

и

. О наступлении разрушения при таких расчетах следует судить по моменту резкого роста расчетных смещений, достижению критических деформаций либо отсутствию сходимости итерационного процесса решения нелинейной задачи. Достигнутый к моменту разрушения коэффициент перегрузки или коэффициент снижения прочности на сдвиг принимается в качестве коэффициента устойчивости.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

7.15 При расчете устойчивости сооружений на основаниях, сложенных пылевато-глинистыми грунтами с коэффициентом водонасыщения

0,85 и коэффициентом степени консолидации

4, следует учитывать нестабилизированное состояние грунта основания одним из двух приведенных ниже способов:

а) принимая характеристики прочности

и

, соответствующие степени консолидации грунта основания к расчетному моменту (т.е. полным напряжениям) или

, и не учитывая при этом в расчетах наличие избыточного порового давления, обусловленного консолидацией грунта;

б) учитывая по поверхности сдвига действие избыточного порового давления, возникающего при консолидации грунта (определяемое экспериментальным или расчетным путем), и принимая характеристики прочности

и

, соответствующие полностью консолидированному состоянию грунта (т.е. эффективным напряжениям).

(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:

;                                                           (17)

,                           (18)

где

,

- то же, что и в формуле (5);

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

- равнодействующая нормальных напряжений (сил), возникающих на

-м участке поверхности сдвига от расчетных нагрузок;

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

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

и

- расчетные значения характеристик скальных грунтов для

-го участка расчетной поверхности сдвига, определяемые в соответствии с требованиями раздела 5;

- площадь

-го участка расчетной поверхности сдвига;

- расчетная сила сопротивления упорного массива (обратной засыпки), определяемая по 7.23.

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

,                                               (19)

где

- расчетное значение силы пассивного сопротивления.

Для упорного массива, содержащего поверхности ослабления, по которым данный массив может быть сдвинут, значение

следует определять без учета характеристик

и

по упорной грани по формуле

,                         (20)

где

- вес призмы выпора;

- площадь поверхности сдвига призмы выпора;

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

,

- расчетные значения характеристик грунтов по поверхности сдвига (выпора);

- коэффициент условий работы, принимаемый в зависимости от соотношения модулей деформации грунта упорного массива (обратной засыпки)

и основания

:

при 0,8	0,7;
при 0,1	;
при 0,8 0,1	определяется линейной интерполяцией;

 

- давление покоя, определяемое по формуле

,                                                    (21)

где

- удельный вес грунта упорного массива (обратной засыпки);

- коэффициент поперечной деформации грунта упорного массива;

- высота упора на контакте с сооружением или откосом.

Примечания

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

2 Силу

следует принимать горизонтальной независимо от наклона упорной грани массива.

7.24 При расчете устойчивости сооружений и скальных откосов (склонов) по схеме сдвига с поворотом в плане следует учитывать возможное уменьшение сопротивления сдвигу

против значений сил, устанавливаемых в предположении поступательного движения (см. приложение Д).

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.