Оценка влияния плотности грунта

Для оценки влияния плотности грунта проводили опыты с подушкой из песка, плотность которого в сухом состоянии равна 1,5; 1,64; 1,66 и 1,7 г/см3. Установлено, что при подъеме днища до 70 мм подъем штампа в рыхлом песке меньше, чем в более плотном. Это объясняется тем, что при малых подъемах днища в рыхлом песке уплотняются нижние слои подушки, в то время как в плотном песке под штампом образуется уплотненное ядро.

При последующих подъемах днища в плотных песках выпиранию песка в стороны способствуют плоскости скольжения упругой зоны, при этом подъем штампа снижается. В рыхлом песке формирование ядра протекает очень медленно; при этом уплотненное ядро вообще может не образовываться и, следовательно, в этом случае подъем штампа увеличивается.

Влияние давления от штампа определялось при давлении по подошве штампа 0,025; 0,05 и 0,1 МПа. Начальная плотность сухого песка в опытах была одинаковой и составляла 1,65 — 1,68 г/см3. Опыты показали, что при подъеме днища лотка до 70 мм в подушке заканчивается образование уплотненного ядра. Испытания по определению оптимальной плотности песка в подушке показали, что при малых подъемах днища лотка штамп поднимается тем больше, чем больше плотность подушки.

При дальнейших подъемах, когда заканчивается формирование упругой зоны, условия выпора резко меняются: чем больше плотность песка, тем меньше подъем штампа. Аналогичное явление наблюдается в подушке, если на нее передавать разное давление. Это объясняется тем, что при увеличении внешней нагрузки плотность песка под штампом возрастает. Таким образом, общая величина подъема штампа будет тем меньше, чем большее давление передается на основание.

При устройстве подушки фундаментов вследствие обратной засыпки траншей образуется пригрузочный слой, действующий на поверхность подушки. Поэтому целью исследований явилось изучение влияния такой пригрузки на работу подушки. Удельное давление, передаваемое на свободную поверхность подушки, принято в опытах равным 2 — 8 кПа, что соответствует в натуре разной глубине заложения фундамента. Испытания показали, что увеличение пригрузки (до определенного предела) влияет на подъем штампа.
Для выявления влияния влажности грунта проводились опыты с подушкой из песка, имеющего влажность 2 — 16 %. Испытания проводились при действии нагрузки от штампа и от обратной засыпки. Опыты показали, что при увеличении влажности песка до 70 % несколько уменьшается подъем штампа, т. е. с увеличением естественной влажности улучшаются условия выпора песка в подушке. Дальнейшее возрастание влажности влияет на работу подушки.

Для выявления влияния гранулометрического состава проведены опыты с мелкими, крупными и средней крупности песками. Начальная плотность сухого песка составляла 1,62 — 1,65 г/см3. Анализ результатов опытов показал, что при больших подъемах днища лотка увеличение крупности зерен песка ухудшает условия работы подушки.

Как было отмечено ранее, при подъеме днища лотка под штампом образуется уплотненное ядро, способствующее выпиранию песка из-под штампа, в результате чего снижается его подъем. Образование ядра можно проследить на опыте, когда подъем днища достигает 30 — 50 мм. Во время подъема днища лотка фотографировали видимую часть подушки. Оказалось, что в интервале подъема днища 30 — 50 мм завершается образование уплотненного ядра под шампом.

Проверка работы подушки производилась, кроме того, в полевых условиях на опытном ленточном фундаменте длиной 15 м и шириной 0,6 м. Для проверки верхних покровных суглинков до хвалынских глин была разработана траншея, глубина которой составила 2,1 м. После зачистки дна траншеи послой¬но засыпался мелкий песок, который утрамбовывался вручную. Толщина песчаной продушки составила 1,1 м. Поверх подушки был установлен железобетонный монолитный фундамент шириной 0,6 м.

На фундаменте выложили кирпичную стену, верх которой возвышался над поверхностью земли. Вдоль кирпичной стены уложили железобетонные балки, обеспечивающие равномерность передачи нагрузки. Для определения подъема песчаной подушки на ней были установлены марки — металлические пластины с приваренной арматурой, которая выводилась выше поверхности обратной засыпки. В кирпичной стене через 1 м устанавливали марки для наблюдений за перемещением фундамента.

Загрузка производилась ступенями, давление под подошвой фундамента было доведено до 0,2 МПа. Средняя осадка ленты при этом давлении составила 35 — 40 мм. После стабилизации осадки рядом с опытным фундаментом был устроен шурф глубиной 3,5 м, через который производилось замачивание хвалынских глин. Во время опыта одновременно производили наблюдения за перемещениями фундамента, поверхности грунта, а также марок, установленных на песчаной подушке.

В результате замачивания через 40 сут произошел подъем всей поверхности грунта вокруг шурфа, кроме того, наблюдался интенсивный подъем песчаной подушки. Подъем фундамента во время замачивания наблюдался лишь по краям и составил всего 2 — 3 мм, в то время как центральная часть его практически оставалась неподвижной. Таким образом, опыт подтвердил, что при замачивании наблюдается подъем подушки, в то время, как фундамент существенно не перемещается.