Свод правил сооружения мостовых переходов и подтопляемых насыпей методы расчета местных размывов

Когда самая крупная по размеру частиц фракция составляет менее 2 % массы грунта, средний диаметр крупных частиц определяют по формуле

, (А.4)

где p₁ - содержание по массе в грунте самой крупной фракции со средним диаметром частиц d₁;

p₂, p_n - содержание по массе следующих по крупности фракций со средним диаметром частиц d₂ и d_n.

А.5. Несвязный грунт следует относить к неоднородному, если:

а) частиц со средним диаметром D, образующих отмостку на дне воронки, не менее 2 %, и они удовлетворяют неравенству

D / d > 3.

Примечание. Расчет среднего диаметра частиц слоя отмостки D приведен в разделах основного текста для каждого вида сооружений в зависимости от гранулометрического состава грунта и гидравлических характеристик потока;

б) имеются крупные включения не менее 2 % массы грунта, когда средняя скорость потока меньше размывающей для среднего диаметра частиц D этих включений.

К материалу, содержащему крупные включения со средним диаметром D = D_max, относится грунт, удовлетворяющий неравенству D_max /d_м ³ 25, где d_м - средний диаметр частиц материала без крупных включений. Примером крупных включений служит галька (D_max) в песке (d_м).

А.6. При расчете местных размывов основной характеристикой связного грунта является расчетное удельное сцепление (или расчетное сцепление) с_р, определяемое по формуле

, (А.5)

где c_н - нормативное сцепление, определяемое на основании стандартных методов испытаний (согласно ГОСТ 20522-75 или заменяющего его документа) в состоянии капиллярного во­донасыщения при полной влагоемкости;

g_g - коэффициент надежности по грунту, учитывающий вероятность отклонения величины сил сцепления от нормативного значения и определяемый с учетом доверительной вероятности 0,90; при отсутствии данных испытаний образцов грунта можно принимать максимальное значение g_g = 2.

При отсутствии данных инженерно-геологических исследований допускается определять расчетное удельное сцепление c_р связных грунтов по СНиП 2.02.01-83 или заменяющим его нормативным документам, а при высокой заторфованности связных грунтов - по таблице А.1.

Единица измерения сцеплений - паскаль (Па).

А.7. Если в полевых условиях получено нормативное сцепление оттаявшего грунта c_н(от), то для перехода к соответствующему значению талого грунта можно воспользоваться формулой

c_н = К_рс_н(от), (А.6)

где коэффициент перехода К_р принимают равным 1,5 при нормативном значении показателя текучести 0,25 £ I_l £ 0,75 и равным 1,1, если значение I_l выходит из указанного диапазона.

Таблица А.1. - Расчетное сцепление заторфованного связного грунта

Содержание растительных остатков в грунте,

%, по массе

Вид торфа

Расчетное сцепление

c_р, 10⁵ Па

Более 60

Древесный

0,005

Хвощевой

0,025

40 - 60 (сильнозаторфованный)

Осоковогипновый

0,025

Сфагновый

0,40

25 - 40 (среднезаторфованный)

Осоковогипновый

0,075

Сфагновый

0,10

Нормативное значение показателя текучести грунтов определяют в зависимости от природной влажности W и числа пластичности W_п = W_т - W_р, где W_т, W_р - влажность грунта на границах текучести и раскатывания ( в долях единицы).

Коэффициент надежности по грунту g_g полученный для оттаявшего монолита, следует принимать в качестве искомого при определении расчетного сцепления талого грунта.

А.8. Размывающей (средней на вертикали с глубиной потока Н) скоростью потока v₀ для данного грунта называют минимальную среднюю скорость, при которой появляются первые признаки размыва дна водотока.

При отсутствии специальных обоснований размывающую скорость следует определять в предположении, что на пойменных участках дерновой покров отсутствует (разрушен при производстве работ).

Размывающую скорость v₀, м/с, для однородного несвязного грунта со средним диаметром частиц d, м, при глубине потока Н, м, рекомендуется определять по формуле

, (А.7)

где g - ускорение свободного падения (g = 9,8 м/с²).

По этой же формуле требуется определять размывающую среднюю скорость v_0D для частиц слоя отмостки и i-го слоя грунта, заменяя в формуле средний диаметр частиц d средними диаметрами частиц соответственно слоя отмостки D и i-го слоя грунта d_i.

Для ускорения расчета по формуле (А.7) рекомендуется пользоваться графиком (рисунок А.1).

Для пылеватых песков, содержащих пылеватых частиц (в долях единицы по массе) 0,03 £ p_п < 0,20, размывающую скорость следует определять по формуле

. (А.8)

Для засоленных песчаных грунтов (средний диаметр частиц до 2 мм) размывающую скорость определяют по формулам (А.7) или (А.8) с коэффициентом 0,92.

Рисунок А.1. - График для определения размывающей скорости

несвязных грунтов

А.9. Размывающую скорость для связных грунтов, м/с, рекомендуется определять по формуле

, (А.9)

где С - коэффициент Шези, определяемый в зависимости от глубины потока Н и коэффициента шероховатости n: можно принимать С = Н^1/6/ n.

c_р - расчетное сцепление, Па.

Для ускорения расчета по формуле (А.9) составлен график размывающей скорости при коэффициенте шероховатости n = 0,03 (рисунок А.2). При n ¹ 0,03 значения v₀, полученные по графику, следует умножать на величину 0,03/n.

Рисунок А.2 - График для определения размывающей скорости связных грунтов при коэффициенте абразивности e = 1 и

коэффициенте шероховатости n = 0,03

А.10. Для связных засоленных грунтов, содержащих менее 3 % легкорастворимых солей, размывающую среднюю скорость потока следует определять по формуле

v_0с = v₀к_c, (А.10)

где v₀ - размывающая средняя скорость, определяемая по формуле (А.9);

к_с - понижающий коэффициент, который допускается принимать в зависимости от расчетного сцепления равным:

с_р×10⁵ Па . . . . . £0,05 0,01 0,02 0,03

к_с . . . . . . . . . . . 0,92 0,90 0,90 0,75

с_р×10⁵ Па . . . . . .0,04 0,05 0,075 ³0,010

к_с . . . . . . . . . . . 0,72 0,67 0,63 0,59

При содержании в грунте свыше 3 % легкорастворимых солей размывающая скорость должна устанавливаться на основании специальных исследований.

А.11. Размывающую скорость для оттаявших связных грунтов следует определять по формуле

v_0t = v₀к_t, (А.11)

где к_t - коэффициент уменьшения размывающей скорости потока для оттаявших грунтов по сравнению с талыми, определяемый по таблице А.2, в зависимости от вида криогенной текстуры грунта в мерзлом состоянии и льдистости за счет ледяных включений* (т. е. отношения объема ледяных включений к объему мерзлого грунта).

* Указанную льдистость следует отличать от суммарной льдистости (отношение объема льда к объему мерзлого грунта).

Таблица А.2 - Значения коэффициента к_t

Вид

криогенной текстуры

Льдистость за счет

ледяных включений

к_t

Атакситовая

Более 0,5

0,3

Слоисто-сетчатая

0,4 - 0,03

0,3 - 0,5

Массивная

0,03 и менее

0,5 - 0,9 (0,75 - 1)

Примечания: 1. В таблице А.2 меньшее значение к_t соответствует большей льдистости за счет ледяных включений.

2. Значения к_t приведены для связных грунтов, в скобках - для пылеватого песка с содержанием пылеватых частиц от 20 до 70 %.

Для оттаявших засоленных грунтов размывающую скорость определяют по формуле

v_0tc = v₀к_tк_c. (А.12)

А.12. Гидравлическую крупность частиц несвязного грунта w (т. е. скорость их осаждения в стоячей воде) следует определять в зависимости от диаметра частиц d по графику (рисунок А.3).

Рисунок А.3 - График для определения гидравлической крупности несвязных грунтов

Гидравлическую крупность несвязного грунта, состоящего из частиц различной крупности, определяют как средневзвешенную по аналогии с определением среднего диаметра частиц грунта по формуле (А.1) или (А.2).

А.13. Гидравлическую крупность отрывающихся отдельностей связного грунта принимают по таблице А.3 в зависимости от их толщины z, определяемой по формуле (5.27).

А.14. Для пылеватых песков с содержанием пылеватых частиц p_п ³ 0,2 (грунт относится к связному) гидравлическую крупность следует определять по эквивалентному расчетному сцеплению, Па

, (А.13)

где v₀ - размывающая скорость для песчаных частиц грунта, м/с, определяемая по формуле (А.7);

С - коэффициент Шези, м^0,5/с;

e - коэффициент абразивности, принимаемый равным 1,16 при грядовом движении по руслу песчаного материала, при отсутствии движения песчаного материала e = 1.

Если по формуле (А.13) получается c_рэ < 0,001×10⁵ Па, то рекомендуется принимать c_рэ = 0,001×10⁵ Па.

Таблица А.3 - Гидравлическая крупность отрывающихся отдельностей связного грунта

Расчетное

сцепление c_р, 

10⁵ × Па

Толщина

отрывающихся

отдельностей z, мм

Гидравлическая крупность w,

м/с

0,001

0,36

0,067

0,005

0,38

0,07

0,01

0,41

0,077

0,025

0,50

0,086

0,050

0,65

0,10

0,075

0,80

0,11

0,10

0,91

0,12

0,25

1,85

0,15

0,50

3,35

0,20

0,75

4,85

0,25

1,0

6,35

0,31

Приложение Б

(обязательное)

Коэффициент формы свайных фундаментов

Б.1. Под коэффициентом формы М свайного фундамента понимают коэффициент увеличения местного размыва у ряда свай по сравнению с размывом у одной сваи цилиндрической формы.

Коэффициент формы М следует определять у расчетного ряда, в качестве которого необходимо принимать один из первых двух рядов свайного фундамента с наибольшей глубиной размыва и расположенного при a £ 20° перпендикулярно продольной оси опоры, а при a > 20° вдоль ее (рисунок Б.1).

Рисунок Б.1 - К определению расчетного ряда свайного

фундамента:

а - продольный вид опоры; б - план свай;

1 - направление течения; 2 - расчетный ряд

При одинаковых форме и размерах свай в двух рассматриваемых рядах, а также одинаковых просветах между сваями расчетным будет тот ряд, в котором находится больше свай.

Б.2. Коэффициент формы М свайного фундамента с количеством свай n > 1 в расчетном ряду следует определять по формуле

M = M₁M_2cM_nc, (Б.1)

где М₁ - коэффициент формы отдельной сваи, принимаемый согласно п. 5.1.9;

М_2с - коэффициент увеличения размыва у двух свай по сравнению с размывом у отдельной сваи

; (Б.2)

М_nс - коэффициент увеличения размыва у n свай по сравнению с размывом у двух свай

; (Б.3)

S - расстояние в свету между сваями в ряду, м;

Ш_n, Ш₂ - полная ширина ряда из n свай и из двух свай (рисунок Б.2).

Коэффициент М_2с рассчитывают по формуле (Б.2) при всех несвязных грунтах по среднему диаметру частиц d, м; при связных - по утроенной толщине отрывающихся отдельностей (т. е. d = 3z); в слоистых грунтах - по вскрываемому грунту.

Значения коэффициентов М_2с и М_nс принимают:

при M_2c £ 1 M_2c = M_nc = 1;

при M_2c ³ M_2c =  ;

при М_2сМ_ncс ³  M_2cM_nc =  .

При неодинаковых просветах между сваями в расчетном ряду коэффициенты М_2с и М_nс определяют с учетом наибольшего просвета S_max (см. рисунок Б.2) по формулам

; (Б.4)

. (Б.5)

Произведение М_2с(max) М_nс(max) необходимо сопоставить с коэффициентом увеличения размыва М_2с(min) у двух свай в ряду, расположенных с минимальным просветом S_min. К расчету по формуле (Б.1) следует принимать наибольшее значение из сопоставляемых величин. При этом, если М_2с(max) М_nc(max) < М_nc(min), то принимают М_nc = 1.

При наличии наклонных свай в плоскости, перпендикулярной направлению сечения, к расчету следует принимать среднюю величину просвета S между ними на уровне выше отметки общего размыва (рисунок Б.3, а), а в случае, когда низ плиты ростверка заглублен ниже отметки общего размыва - расстояние между сваями в месте примыкания к плите ростверка (рисунок Б.3, б).

Рисунок Б.2 - Основные геометрические размеры свайных рядов:

а - ряд с одинаковыми просветами между сваями; б - ряд с неодинаковыми просветами

Рисунок Б.3 - Часть фасада опор с наклонными сваями фундамента

Приложение В

(справочное)

Значения приведенной ширины b_a характерных форм опор

Формулы для определения приведенной ширины b_a некоторых характерных форм опор (или их элементов) даны в таблице В.1. Формулы не учитывают возможной скошенности или закругления вершины двугранного угла Q, которыми в расчетах приведенной ширины опоры можно пренебречь.