Органоминеральные грунты

При проведении инженерно-геологических  изысканий следует дополнительно  устанавливать:

1. характер залегания органоминеральных и органических грунтов
2. (см. рисунок 6.8) и толщину слоев, прослоек и линз этих грунтов;
3. содержание органического вещества I_r для выделения заторфованных грунтов, торфов и сапропелей (ГОСТ 23740);
4. степень разложения органического вещества D_dp в торфах (ГОСТ 10650);
5. коэффициент консолидации (ГОСТ 12248).

Расстояние между отдельными скважинами не должно превышать 20 м и они должны полностью прорезать толщу органоминеральных и органических грунтов с заглублением не менее чем на 2 м в подстилающие минеральные грунты.

Определение характеристик  органоминеральных и органических грунтов должно производиться не менее чем через 0,5 м по глубине  каждого обнаруженного слоя.

На площадках, в основании  которых залегают илы с целью сохранения природной структуры этого грунта должны применяться методы испытаний, исключающие динамическое воздействие на грунт. Рекомендуется применение штампов, прессиометров, статического зондирования, приборов вращательного среза, радиоизотопных методов и т.д.

Следует выделять пресноводные илы с содержанием органического  вещества более 10 % - сапропели. В зависимости от условий залегания сапропели подразделяют на неуплотненные и уплотненные в природном залегании; по содержанию органического вещества - на минеральные, среднеминеральные и слабоминеральные.

Характеристики органоминеральных  и органических грунтов должны определяться, как правило, на основе непосредственных испытаний грунтов в полевых  или лабораторных условиях (ГОСТ 20276, ГОСТ 12248).

Ориентировочные значения физико-механических характеристик сапропелей, открытых и погребенных торфов и илов, которые  могут быть использованы для предварительной  оценки оснований, сложенных указанными грунтами, приведены в приложении:

I - в пределах всей сжимаемой толщи основания залегают органоминеральные или органические грунты;

II - в верхней части сжимаемой толщи основания залегает слой органоминерального или органического грунта; I

II - в нижней части сжимаемой толщи основания залегают органоминеральные или органические грунты;

IV - сжимаемая толща в пределах пятна застройки здания включает односторонне (IVa), двусторонне (IVб) вклинившиеся линзы или содержит множество лит (IVe) из органоминеральных или органических грунтов;

V - в пределах глубины сжимаемой толщи находится одна (Va) или несколько прослоек (Vб) органоминерального или органического грунта, границы которых в плане выходят за пределы пятна застройки здания

Рисунок 6.8 - Типовые схемы оснований, содержащих органоминеральные и органические грунты

Для глинистых грунтов  с содержанием органических веществ  в долях единицы в диапазоне 0,05 £ I_r £ 0,25 нормативные значения характеристик Е, j_n и с_n для расчетов.

Деформационные, прочностные  и фильтрационные характеристики органоминеральных  и органических грунтов должны определяться в диапазоне давлений, соответствующих  напряженному состоянию основания  проектируемого сооружения. Указанные  характеристики должны устанавливаться  при испытаниях образцов грунта в  вертикальном и горизонтальном направлениях.

Для определения прочностных  характеристик j и с органоминеральных и органических грунтов следует проводить испытания, применяя методику консолидированных испытаний для определения этих характеристик в стабилизированном состоянии и неконсолидированных испытаний для определения в нестабилизированном состоянии (ГОСТ 12248).

В полевых условиях деформационные характеристики органоминеральных  и органических грунтов определяют методами, указанными в ГОСТ 20276. При определении деформационных характеристик этих грунтов в компрессионных приборах, учитывая их высокую сжимаемость, испытуемые образцы должны иметь начальную высоту 30-50 мм, а их нагружение следует проводить небольшими ступенями согласно ГОСТ 12248.

Максимальное давление на образец в компрессионном опыте  должно превышать проектное не менее  чем на 10-20 %, но быть не менее 0,1 МПа.

Значения модуля деформации по результатам опыта должны устанавливаться  для различных интервалов давлений и использоваться в расчетах осадки в зависимости от фактических нормальных напряжений по глубине основания в пределах сжимаемой толщи.

Коэффициент бокового давления органоминеральных и органических грунтов x определяют в приборах трехосного сжатия. При применении комплекса мероприятий по предварительной подготовке основания, содержащего органоминеральные и органические грунты (временная или постоянная пригрузка, дренирование и т.п.), характеристики этих грунтов должны устанавливаться по результатам их испытаний после уплотнения.

При расчете оснований  должны учитываться анизотропные свойства органоминеральных и органических грунтов. В каждой точке основания  следует отбирать не менее двух образцов для определения характеристик  в двух направлениях: вертикальном и горизонтальном. Коэффициент фильтрации также должен определяться для этих двух направлений.

Обозначения характеристик  грунта с анизотропными свойствами должны иметь индекс, указывающий  диапазоны давлений и их направление  при испытании (горизонтальное или  вертикальное).

Расчет оснований, сложенных  органоминеральными и органическими грунтами, производится с учетом скорости передачи нагрузки на основание, изменения эффективных напряжений в грунте в процессе консолидации основания, анизотропии свойств грунтов, вторичной консолидации. При этом допускается использовать методы теории как линейной, так и нелинейной консолидации грунтов.

Примечание - Анизотропию свойств органоминеральных и органических грунтов допускается не учитывать, если значения характеристик для вертикального и горизонтального направлений отличаются не более чем на 40 %.

При наличии в основании дренирующих  слоев необходимо учитывать фильтрацию поровой воды в их сторону, а при  наличии песчаной подушки под  фундаментом - также в сторону  этой подушки. Учитывать действие дренирующего слоя допускается только в том  случае, если он не представляет собой  замкнутую линзу, а песчаной подушки  под фундаментом - если обратная засыпка  пазух произведена также дренирующим грунтом

Основания, сложенные водонасыщенными органоминеральными и органическими грунтами, должны рассчитываться по несущей способности.

В этих расчетах силу предельного  сопротивления основания N_u, кН/м, при действии вертикальной нагрузки для ленточного фундамента допускается определять по формуле

N_u = b'(q + 5,14с_I),

где b' - то же, что и в формуле

q - пригрузка, кПа;

с_I - расчетное значение удельного сцепления грунта, кПа, равное с_и.

При намыве на дно водоема, сложенного органоминеральными и органическими  грунтами, песчаного слоя его толщина  должна определяться необходимыми планировочными отметками с расчетом несущей  способности основания и с  учетом возможности возникновения  нестабилизированного состояния.

При расчете по деформациям  оснований, включающих водонасыщенные органоминеральные и органические грунты, расчетное сопротивление грунта основания R определяют по формуле. При этом коэффициент условий работы грунтового основания g_с1 принимают по таблице 6.5.

Таблица 6.5

Наименование грунтов  и степень их заторфованности Ir	Коэффициент условий работы грунтового основания gс1
Пески мелкие водонасыщенные:
0,03 < Ir £ 0,25	0,85
0,25 < Ir £ 0,4	0,80
Пески пылеватые водонасыщенные:
0,03 < Ir £ 0,25	0,75
0,25 < Ir £ 0,4	0,70
Глинистые грунты водонасыщенные
0.05 < Ir £ 0,25 при показателе текучести:
Ir £ 0,5	1,05
Ir > 0,5	1,00
Глинистые грунты водонасыщенные
0,25 < Ir < 0,40 при показателе текучести:
Ir £ 0,5	0,90
Ir > 0,5	0,80

Для предварительного определения  размеров фундаментов сооружений I и II уровней ответственности на заторфованных песках и окончательного для сооружений III уровня ответственности допускается принимать расчетные сопротивления R₀ Расчетную схему для определения конечных осадок фундаментов на основании, включающем водонасыщенные органоминеральные и органические грунты, принимают по разделу 5.

Дополнительную осадку основания  фундаментов за счет разложения (минерализации) органических включений допускается  не учитывать, если в период срока  службы сооружения уровень подземных  вод не будет понижаться.

Осадку слоя сильнозаторфованного грунта или торфа при намыве или отсыпке на него песчаного слоя. В расчете по деформациям основания, содержащего органоминеральные и органические грунты, нижнюю границу сжимаемой толщи. Опирание фундаментов непосредственно на поверхность органоминеральных и органических грунтов не допускается, если они представлены сильнозаторфованными грунтами и торфами, сапропелями и илами.

Если непосредственно  под подошвой фундамента залегает слой грунта с модулем деформации Е < 5 МПа толщиной более ширины фундамента, то осадка основания фундаментов должна определяться по формуле при s_zg,i = 0. При расчетных деформациях основания, сложенного органоминеральными и органическими грунтами, больше предельных или недостаточной несущей способности основания должны предусматриваться следующие мероприятия:

1. полная или частичная прорезка слоев органоминеральных и органических грунтов фундаментами;
2. полная или частичная замена органоминерального и органического грунта песком, гравием, щебнем и т.д.;
3. уплотнение грунтов временной или постоянной пригрузкой основания сооружения или всей площадки строительства насыпным (намывным) грунтом или другим материалом (с устройством фильтрующего слоя или дрен при необходимости ускорения процесса консолидации основания);
4. закрепление илов буросмесительным способом.

В зависимости от степени  заторфованности, глубины залегания и толщины органоминеральных и органических грунтов, а также конструктивных особенностей проектируемого сооружения и предъявляемых к нему эксплуатационных требований рекомендуются следующие варианты специальных мероприятий:

1. уплотнение основания временной или постоянной нагрузкой, в том числе с устройством вертикальных дрен и дренажных прорезей - для оснований I и II типов;
2. полная или частичная прорезка слоя органоминеральных и органических грунтов фундаментами, в том числе свайными, - для оснований II, IV и V типов;
3. выторфовка линз или слоев органоминерального и органического грунта с заменой его минеральным грунтом - для оснований II, IV и V типов;
4. устройство фундаментов (столбчатых, ленточных и т.п.) на песчаной, гравийной, щебеночной подушке или на предварительно уплотненной подсыпке из местного материала - для всех типов оснований;
5. устройство сооружений на плитных фундаментах, перекрестных монолитных или сборно-монолитных лентах и т.п. с конструктивными мероприятиями по повышению пространственной жесткости сооружения - для всех типов оснований.

В отдельных случаях основание, содержащее органоминеральные и  органические грунты, может быть использовано при соблюдении определенной скорости передачи нагрузки или при применении конструктивных мероприятий (введение поясов жесткости, разбивка здания на отдельные секции и т.п.). Песчаные подушки, устраиваемые под фундаментами с целью замены органоминеральных и органических грунтов, уменьшения давления на нижележащие слои, повышения, в случае необходимости, отметки подошвы фундаментов, ускорения процесса консолидации (уплотнения) нижележащих грунтов, устраивают, как правило, из песков крупных и средней крупности. В отдельных случаях допускается применение щебня, гравия, шлака или гравийно-песчаной смеси. Мелкие пески для устройства подушек не рекомендуются.

Плотность сухого грунта в  подушках из песка крупного и средней  крупности рекомендуется не менее 1,65 т/м³. Для намыва слоя грунта в качестве основания сооружения могут применяться супеси и пески любой крупности. Для ускорения консолидации намываемого слоя пылеватых песков или супесей необходимы предварительный намыв или укладка на маловодопроницаемое естественное основание, сложенное органо-минеральными и органическими грунтами, дренирующего слоя, например, из песка средней крупности.

Проектирование пригрузки должно производиться с учетом требований. При этом должны быть установлены толщина и размеры в плане пригрузочного слоя и время, необходимые для достижения заданной степени консолидации основания, а также конечная осадка основания под пригрузкой. Конечную осадку и время консолидации слоя органоминерального и органического грунта при намыве или отсыпке на него песчаного слоя определяют без учета осадки подстилающего слоя, если его модуль деформации в 10 раз и более превышает модуль деформации органоминерального и органического грунта.

Нагрузку от намыва или  отсыпки и порядок ее учета  в расчетах конечной осадки, а также  время консолидации слоя органоминерального и органического грунта определяют в соответствии с принятым проектом организации работ.

Конечную осадку слоя органоминерального и органического грунта в стабилизированном  состоянии s, м, вызванную намытым или отсыпанным слоем песка, определяют по формуле:

s = 3ph/(3E + 4p),

где р - давление от песчаной насыпи на поверхность органоминерального и органического грунта, кПа;

h - толщина слоя органоминерального и органического грунта, м:

Е - модуль деформации органоминерального и органического грунта при полной влагоемкости, кПа.

 В случае если основание,  содержащее органоминеральные и  органические грунты, состоит из  нескольких горизонтальных слоев  с различными модулями деформации, осадку всей толщи в конце  периода стабилизации определяют  как сумму осадок отдельных  слоев.