4.5 При наличии закономерного изменения характеристик грунтов в каком-либо направлении (чаще всего с глубиной) следует решить вопрос о необходимости разделения предварительно выделенного ИГЭ на два или несколько новых ИГЭ.
Дополнительное разделение ИГЭ не проводят, если выполняется условие
|
#G0где
|
коэффициент вариации (5.4);
|
|
|
допустимое значение , принимаемое равным для физических характеристик 0,15, а для механических (см.4.2) - 0,30.
|
Если коэффициенты вариации превышают указанные значения, дальнейшее разделение ИГЭ проводят так, чтобы для вновь выделенных ИГЭ выполнялось условие (1).
Разделение ИГЭ может быть проведено на основе сравнения средних значений характеристик грунта во вновь выделенных ИГЭ в соответствии с приложением Б.
4.6 При проведении дополнительного разделения первоначально выделенного ИГЭ (4.5), определяя границы вновь выделяемых ИГЭ, необходимо учитывать:
- наличие тенденции к скачкообразному изменению характеристик грунтов;
- положение уровня подземных вод;
- наличие зон просадочных, набухающих и засоленных грунтов и грунтов с примесью органических веществ;
- наличие в скальных грунтах зон разной степени выветрелости и разгрузки;
- наличие в элювиальных грунтах зон разной степени выветрелости;
- наличие зон грунтов разной консистенции;
- наличие в вечномерзлых грунтах зон разной степени льдистости и цементации льда.
4.7 Выделение РГЭ проводят на основе выделенных при инженерно-геологической схематизации ИГЭ применительно к конкретному методу расчета объекта (экспериментального метода) с наделением его конкретными характеристиками, необходимыми для возможности использования этого метода. При этом РГЭ в общем случае могут не совпадать с ИГЭ по одному или нескольким показателям (по форме, размерам, местоположению, характеристикам и их значениям).
В РГЭ могут быть также объединены два соседних ИГЭ, представленных грунтами разного происхождения, но одного вида, если выполняются требования приложения Б.
4.8 При выделении РГЭ, в пределах которых значения характеристик принимаются закономерно (не скачкообразно) изменяющимися по направлению (например по глубине) оценку этой изменчивости производят с использованием положений 1 и 2 приложения Д, а критерием возможности выделения РГЭ является условие (1), в котором коэффициент вариации вычисляется по формуле (Д.3) приложения Д. Если условие (1) не выполняется, то проводят разделение РГЭ так, чтобы выполнялось условие (1).
5 Вычисление нормативных и расчетных значений характеристик грунтов,
представленных одной величиной
5.1 Определение нормативных и расчетных значений характеристик грунтов для ИГЭ и РГЭ в случае принятия для последнего постоянных значений и следует проводить в соответствии с 5.2-5.7. Для РГЭ при закономерном изменении характеристик по направлению (чаще всего по глубине) их нормативные и расчетные значения следует определять в соответствии с 5.8.
5.2 Нормативное значение всех физических (влажности, плотности, характеристик пластичности и т.п.) и механических характеристик грунтов (модуля деформации, предела прочности на одноосное сжатие, относительных просадочности и набухания и т.п.) принимают равным среднему арифметическому значению и вычисляют по формуле
|
#G0где
|
число определений характеристики;
|
|
|
частные значения характеристики, получаемые по результатам отдельных опытов.
|
Примечание - Для физических характеристик грунтов, вычисляемых по формулам (коэффициент пористости, число пластичности и др.) в зависимости от величин, определяемых опытным путем, и для компрессионного модуля деформации (приложение В) их нормативные значения могут быть установлены исходя из нормативных значений измеренных в опытах величин.
5.3 Выполняют статистическую проверку для исключения возможных ошибок, оставшихся после анализа опытных данных в соответствии с 4.1. Исключают то частное (максимальное или минимальное) значение , для которого выполняется условие
|
#G0где
|
статистический критерий, принимаемый в зависимости от числа определений характеристики по таблице Ж.1 приложения Ж;
|
|
|
среднее квадратическое отклонение характеристики, вычисляемое по формуле
|
Если какое-либо значение характеристики исключено, следует для оставшихся опытных данных заново вычислить по формуле (2) и по формуле (4).
5.4 Вычисляют коэффициент вариации характеристики и показатель точности ее среднего значения по формулам:
|
#G0где -
|
коэффициент, принимаемый по таблице Ж.2 приложения Ж в зависимости от заданной односторонней доверительной вероятности и числа степеней свободы .
|
5.5 Вычисляют коэффициент надежности по грунту по формуле
Примечание - Знак перед величиной принимают таким, чтобы обеспечивалась большая надежность основания или сооружения.
5.6 Вычисляют расчетное значение характеристики грунта по формуле
Примечание - В формулах (6) - (8) вместо , а также в качестве индекса для могут быть указаны значения доверительной вероятности.
5.7 Если коэффициент вариации характеристики (5.4) превышает 0,4, ее нормативное и расчетное значение может быть вычислено с использованием логарифмически нормального закона распределения по приложению Г.
5.8 При закономерном изменении характеристики по направлению (например по глубине ) ее нормативные и расчетные значения могут быть вычислены в пределах РГЭ по приложению Д. При этом при определении подлежащих исключению из выборки частных значений необходимо в формуле (3) заменить на , а вычислить по формуле (Д.2) приложения Д.
6 Вычисление нормативных и расчетных значений угла
внутреннего трения и удельного сцепления грунтов
6.1 Нормативные и расчетные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления по результатам опытов на одноплоскостной срез вычисляют или путем статистической обработки частных значений и (6.2-6.5), или путем статистической обработки всех пар опытных значений сопротивления срезу и нормального напряжения как единой совокупности (6.6-6.12). Второй из указанных способов должен использоваться согласно соответствующим нормам проектирования для систем, включающих гидротехнические и (или) энергетические сооружения.
Примечания
1 Число определений частных значений и в первом способе и число определений пар и во втором способе должно быть не менее шести.
2 Методика статистической обработки результатов испытаний грунтов при трехосном сжатии приведена в приложении Е.
6.2 При статистической обработке частных значений и для каждой -й точки испытания грунта в пределах ИГЭ вычисляют по методу наименьших квадратов частные значения и по результатам не менее трех определений сопротивления грунта срезу при различных значениях нормального напряжения в пределах одинакового диапазона :
где число определений в каждой точке ИГЭ.
Если при вычислении по формуле (10) получается , то принимают , а вычисляют по формуле
6.3 По найденным значениям и вычисляют нормативные значения и по формуле (2) и средние квадратические отклонения и по формуле (4).
6.4 Выполняют статистическую проверку для исключения возможных ошибок в значениях и в соответствии с 5.3. Пару значений и исключают, если хотя бы для одного из них выполняется условие (3). При этом для оставшихся опытных данных следует заново вычислить значения , , и .
6.5 Вычисляют для и коэффициент вариации , показатель точности , коэффициент надежности по грунту и их расчетные значения по формулам (5) - (8).
Примечание - Если по формуле (6) для или получится >1, следует расчетное значение этой характеристики принять равным нулю.
6.6 При статистической обработке всех пар опытных значений и как единой совокупности нормативные значения и вычисляют по формулам (9) и (10), в которых значения , и необходимо заменить на , и соответственно.
Если при этом получится <0, то принимают =0, а вычисляют вновь по формуле (11), в которой необходимо заменить и на и соответственно.
6.7 Вычисляют среднее квадратическое отклонение сопротивления срезу по формуле
Примечание - В формуле (12) следует заменить на , если по 6.6 принято =0, а вычислен по формуле (11).
6.8 Выполняют статистическую проверку для исключения возможных ошибок в значениях в соответствии с 5.3.
Исключают наиболее отклоняющееся от нормативной зависимости значение , для которого выполняется условие (3). При этом в (3) следует подставить вместо проверяемое значение , вместо -соответствующее значение и вместо -значение из (12).
Если какое-либо значение будет исключено, следует заново вычислить значения , и по оставшимся опытным данным.
6.9 Расчетные значения и вычисляют с учетом заданного диапазона нормальных напряжений (, ), который принимается по указаниям норм проектирования различных видов сооружений. При отсутствии таких указаний следует принимать и равными минимальному и максимальному нормальным напряжениям, имевшим место при испытании грунта на срез.
Вычисляемые значения и должны сопровождаться сведениями о принятом диапазоне нормальных напряжений.
6.10 Вычисляют нормативные значения сопротивления грунта срезу , по формуле (13) и значения полудлин совместных доверительных интервалов и по формуле (14) при значениях нормального напряжения и :
|
#G0где
|
коэффициент, принимаемый по таблице Ж.3 приложения Ж в зависимости от заданной односторонней доверительной вероятности , параметра , вычисляемого по формуле (16), и числа степеней свободы ;
|
|
|
опытные значения нормального напряжения;
|
6.11 Параметр , учитывающий значения диапазона (), вычисляют по формуле
где
6.12 Вычисляют расчетные значения сопротивления срезу ??’ и ??’’ по формуле (19) при нормальных напряжениях и , коэффициенты надежности по грунту , и для и по формуле (20) и расчетные значения и по формуле (8):
,
Если , то вместо формулы (20) следует использовать формулу (21)
,
Приложение А
(рекомендуемое)
Вычисление сравнительного коэффициента вариации
Сравнительный коэффициент вариации вычисляют по формуле
|
#G0где и
|
то же, что и в формулах (2) и (4);
|
|
|
наименьшее значение в выборке опытных данных после статистической проверки на исключение ошибок (5.3).
|
Приложение Б
(рекомендуемое)
Проверка необходимости дополнительного разделения ИГЭ и
возможности объединения двух ИГЭ в РГЭ
1 Для проверки необходимости дополнительного разделения предварительно выделенного ИГЭ на два новых элемента вычисляют значение критерия по формуле
|
#G0где и
|
средние арифметические значения характеристики в двух новых ИГЭ;
|
|
и
|
соответствующие им средние квадратические отклонения;
|
|
и
|
число определений характеристики в каждом новом элементе.
|
2 Для проверки возможности объединения двух ИГЭ в один РГЭ вычисляют значения критерия по формуле (Б.2) и критерия по формуле(Б.1)
|
#G0где и
|
то же, что и в формуле (Б.1), при этом в числитель подставляют большее из значений и .
|
3 Дополнительное разделение ИГЭ необходимо, если .
Два ИГЭ объединяют в один РГЭ, если одновременно выполняются условия и .
Значение принимают по таблице Ж.2 приложения Ж при двусторонней доверительной вероятности =0,95 для числа степеней свободы .
Значение принимают по таблице Ж.4 приложения Ж при доверительной вероятности =0,95 для числа степеней свободы и
Приложение В
(рекомендуемое)
Вычисление нормативного и расчетного значений модуля деформации
с использованием аналитической аппроксимации
компрессионной кривой
1 Компрессионные зависимости относительной деформации образцов грунта (коэффициента пористости) от нормального напряжения , полученные в пределах окончательно выделенного ИГЭ, обрабатываются вместе путем аппроксимации той или иной аналитической зависимостью (логарифмической, гиперболической и другими подходящими нелинейными зависимостями). При этом нелинейную зависимость необходимо предварительно линеаризовать путем замены переменных.
