Д.4 Крупнообломочные грунты
Д.4.1 Гравийно-галечниковые грунты
Значения крупнообломочных грунтов изменяются в пределах от 50 до 150 в зависимости от крупности и окатанности обломков (галька, щебень, гравий, дресва), вида породы, из которой образовались обломки (кристаллической или осадочной), а также от содержания и прочности глинистого заполнителя.
Примечание - Если крупнообломочные грунты образовались из магматических, метаморфических и осадочных пород, то при сейсмическом микрорайонировании значение принимают как среднее условных сопротивлений сжатию обломков осадочных и кристаллических пород.
В транспортном строительстве к дресвяной (гравийной) фракции принято относить обломки размером от 2 до 10 мм, к щебенистой (галечниковой) фракции - обломки породы размером от 10 до 200 мм. Размеры частиц скелета существенно влияют на прочность крупнообломочного грунта при сжатии. Для галечникового (щебенистого) грунта осадочных пород условное сопротивление принимают 100 , для гравийного (дресвяного) грунта из тех же пород - 50 . Примерно такое же соотношение прочностей принято для галечниковых и гравийных грунтов из кристаллических пород.
На установленной нормами границе (50% содержания по массе обломков соответствующей фракции) прочность грунта полагают скачкообразно изменяющейся, что является условно принятым соглашением, в первом приближении учитывающим уменьшение прочности грунта с сокращением размера частиц жесткого каркаса. Таким образом, чем сильнее разрушена исходная скальная порода, тем ниже прочность остаточного материала.
Для уточнения прочности грунта используют линейную интерполяцию между значениями , регламентированными для отдельных сочетаний физических характеристик грунта (пористости, пластичности, крупности зерен, плотности и др.). Интерполяцию используют применительно к определению для грунтов, состоящих из гравия и гальки, гальки с суглинистым заполнителем, гальки и гравия с суглинистым заполнителем.
Принимают, что упомянутые нормативные значения относятся к галечниковой (щебенистой) и гравийной (дресвяной) фракциям. Прочность грунта, состоящего из двух фракций, находят линейной интерполяцией в зависимости от содержания в грунте обломков размером более 10 мм (рисунок Д.2).
 | |
| 1342 × 689 пикс. Открыть в новом окне | |
Из сопоставления графиков а) и б) на рисунке Д.2 видно, что относительная погрешность определения с использованием ступенчатой функции может составлять до 33% определяемого значения в сторону занижения или завышения прочности.
Пример - Галечниковый грунт осадочной породы содержит 55% по массе частиц размером более 10 мм и 45% частиц гравийной фракции. Требуется найти условное сопротивление сжатию грунта, содержащего обе фракции в данном соотношении.
Величину находим линейной интерполяцией между крайними значениями 50 и 100 :
.
В данном случае прочность, найденная по ступенчатой зависимости, завышена на 23 по сравнению с прочностью, определенной линейной интерполяцией.
Д.4.2 Крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем
При заполнении пустот между крупными обломками глинистым материалом в количестве более 40% массы грунта значения принимают по нормам расчета оснований на прочность, как для глинистого заполнителя. Так, для глинистых грунтов мягкопластичной консистенции , соответственно в разы уменьшается условное сопротивление сжатию крупнообломочного грунта при переходе через упомянутое соотношение глинистого заполнителя и крупных обломков в грунте.
Фактически свойства щебенисто-глинистой массы почти полностью зависят от состава и свойств заполнителя, если содержание крупных обломков в породе менее 10% (т.е. содержание заполнителя более 90%). При 35%-ном - 65%-ном содержании щебня значительная часть нагрузки при сжатии воспринимается жестким скелетом из крупных обломков, поэтому линейная интерполяция между предельными значениями , относящимися к прочности жесткого скелета при отсутствии глинистого заполнителя и прочности заполнителя при отсутствии крупных обломков в составе грунта, дает более точные значения прочности крупнообломочных грунтов с глинистым заполнителем.
Пример 1 - Крупнообломочный грунт относится к галечникам из обломков осадочных пород с суглинистым заполнителем до 18% полутвердой консистенции. Условное сопротивление сжатию жесткого каркаса без суглинистого заполнителя . Условное сопротивление полутвердого суглинка без учета влияния крупных обломков (гальки) . Изменение прочности на сжатие галечника с суглинистым заполнителем (суглинка с галькой) принимают по графику (рисунок Д.3).
 | |
| 1331 × 718 пикс. Открыть в новом окне | |
Искомое значение прочности галечника с суглинистым заполнителем:
.
При расчете оснований на прочность влиянием суглинка в количестве 18% массы галечника пренебрегают, т.е. прочность галечника считают равной 100 , завышая ее на 13%. При содержании заполнителя более 40% условное сопротивление , напротив, будет занижено более чем в два раза.
Пример 2 - Крупнообломочный грунт содержит гальку осадочной породы в количестве 55% массы грунта и 27% частиц гравийной фракции. Кроме того, гравийно-галечниковые отложения включают в себя суглинистый заполнитель полутвердой консистенции, составляющий 18% массы грунта в целом.
Условное сопротивление на сжатие грунта, состоящего из трех фракций, находят линейной интерполяцией (рисунок Д.4) между крайними значениями, соответствующими прочности галечнико-гравийного каркаса ( ) и суглинистого заполнителя ( ).
Искомое значение условного сопротивления грунта из трех фракций .
При расчете на сжатие оснований статической нагрузкой рассматриваемого грунта принимают равной 100 , так как грунт более чем на 50% состоит из галечниковой фракции осадочной породы.
Присутствие в грунте гравия и суглинистого заполнителя уменьшает значение на 27 . Таким образом, учет влияния гравия и суглинка с помощью интерполяции позволяет считать, что грунт имеет менее благоприятную характеристику прочности, чем при оценке с использованием ступенчатой функции.
Оценку крупнообломочного грунта можно уточнить путем учета гранулометрического состава галечниковой фракции. Принимая значение для гравия с размером частиц s = 10 мм и для гальки из обломков осадочных пород с размерами частиц s = 200 мм, находят зависимость между размером частиц и условным сопротивлением каркаса .
Пусть галечниковая фракция состоит из частиц размером от 10 до 20 мм в количестве 5% массы грунта, размером от 20 до 40 мм в количестве 10%, размером от 40 до 60 мм в количестве 25% и размером от 60 до 80 мм в количестве 15%.
Соответствующее условное сопротивление галечниково-гравийного каркаса . Условное сопротивление грунта, состоящего из гальки, гравия и суглинка, , что существенно меньше, чем для грунта, включающего самую крупную по размерам гальку ( ).
 | |
| 1333 × 731 пикс. Открыть в новом окне | |
Д.5 Скальные грунты в зоне выветривания
Вдоль трасс дорог скальные грунты нередко выходят на земную поверхность, или их кровля располагается на глубине до 10 м от нее. В этих случаях в состав расчетной толщи грунта, сейсмическая жесткость которой учитывается при сейсмическом микрорайонировании сооружений на дорогах, включают верхнюю часть скального массива.
При выполнении СМР участков под объекты транспортного строительства условное сопротивление грунтов сжатию считают равным пределу прочности грунта на одноосное сжатие , которое определяют как среднее значение прочности скального грунта по ГОСТ 25100. Идентификацию скальных грунтов в зоне выветривания устанавливают по данным общих инженерно-геологических изысканий.
Условное сопротивление сильновыветрелого слоя, состоящего из более или менее крупных обломков с пустотами, заполненными песчаным и глинистым материалом, находят при СМР, как для крупнообломочного грунта, в зависимости от происхождения породы, крупности и окатанности обломков, количества и свойств глинистого заполнителя с использованием линейных зависимостей между и физическими характеристиками грунта.
Приложение Е
(справочное)
(справочное)
Сейсмическое микрорайонирование участка строительства виадука
E.1 Исходные данные
Мостовой переход через долину р. Чемитоквадже на Черноморском побережье Северного Кавказа (Краснодарский край) расположен между г. Туапсе и г. Сочи. Приустьевая часть долины р. Чемитоквадже врезана в подстилающие коренные породы примерно на 110 м. Древнее дно долины перекрыто аллювиальными четвертичными отложениями мощностью до 30 м. Крутизна скальных склонов долины достигает 30°-35°. Исходная сейсмичность района принята равной 9 баллам по шкале MSK-64.
По данным изысканий, коренные породы в створе мостового перехода представлены окремнелым мергелем. Верхние слои коренной породы трещиноватые, малопрочные с расчетным сопротивлением сжатию . Плотность мергеля 2,45 .
В средней части перехода кровля мергеля погружается на глубину около 30 м ниже современного дна долины. Инженерно-геологический разрез по оси центральной опоры включает в себя насыпной грунт, слой галечника мощностью 7,5 м, расположенный под ним слой суглинка толщиной 4,3 м и залегающий на кровле мергеля слой галечника мощностью 15,5 м.
Расчетная толща грунта, определяющая сейсмичность площадки центральной опоры виадука, включает в себя два слоя галечника и один слой суглинка (рисунок Е.1). Эти грунты имеют следующие характеристики:
Слой N 1. Галечник из обломков преимущественно осадочных пород с суглинистым заполнителем до 28%. Нормативная плотность грунта . Условное сопротивление сжатию составляющих грунт фракций равно 100 (галечник) и 13,5 (суглинок).
Условное сопротивление галечника с суглинистым заполнителем .
Слой N 2. Тугопластичный суглинок с гравием осадочных пород до 20%. Плотность грунта . Условное сопротивление сжатию составляющих грунт фракций равно 50 (гравий) и 13,5 (суглинок).
Условное сопротивление суглинка с гравием .
Слой N 3. Галечник плотностью с тонкими прослойками суглинка, составляющими суммарно 6% мощности слоя N 3. Это позволяет считать слой однородным, пренебрегая прослойками суглинка. Условное сопротивление галечника сжатию .
E.2 СМP в створе виадука
Сейсморазведка в створе моста выполнялась в целях определения скоростей продольных и поперечных волн в коренной породе и покровных отложениях. Работы осуществлялись вдоль линии длиной 276 пог. м при наибольшей глубине зондирования 33 м. Регистрация колебаний грунта и предварительная обработка записей проводились с помощью сейсмостанции.
Скорости S-волн в слоях N 1 - N 3 по данным сейсморазведки равны 433, 278 и 680 м/с соответственно. Сейсмические жесткости слоев , , . По сейсмической жесткости галечник относится к грунтам категории II по сейсмическим свойствам, суглинок - к грунтам категории III. Скорость S-волн в мергеле 1065 м/с. Сейсмическая жесткость коренной породы , т.е. мергель относится к грунтам категории I по сейсмическим свойствам.