СНиП 2.02.02 - 85. ОСНОВАНИЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

Строительные нормы и правила

СНиП 2.02.02 - 85

 

ОСНОВАНИЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

 

Срок введения в действие 1 января 1987 г.

 

ВНЕСЕНЫ Минэнерго СССР.

УТВЕРЖДЕНЫ постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 12 декабря 1985 г. N219.

РАЗРАБОТАНЫ ВНИИГ  им. Б.Е.Веденеева (канд.техн. наук А.П.Пак - руководитель темы; кандидаты техн. наук А.Н.Марчук, Д.Д.Сапегин и Р.А.Ширяев; Т.Ф.Липовецкая; доктора техн. наук А.Л.Гольдин и А.А.Храпков; кандидаты техн. наук Э.А.Фрейберг и В.Н.Жиленков; д-р техн. наук Л.В.Горелик), институтом Гипропроект им.С.Я.Жука (канд. техн. наукЮ.А.Фишман; проф., д-р техн. наук Ю.К.Зарецкий; кандидат техн. наук Ю.Б. Мгалобелов иИ.С.Ронжин; А.Г.Осколков и Р.Р.Тиздель), институтом Гипроспецпроект (канд. техн. наук Л.И.Малышев; А.В.Попов) Минэнерго СССР, институтом Гипроречтранс Минречфлота РСФСР (проф., д-р техн. наук В.Б.Гуревич; канд. техн. наук В.Э.Дареевский), Ленморниипроектом (кандидаты техн. наукЛ.А.Уваров, Л.Ф.Златоверховников; и Ф.А.Мартыненко) и ОИИМФ Минморфлота СССР (проф., д-р техн. наук П.И.Яковлев), ЛПИ им. М.И.Калинина Минвуза РСФСР (проф., д-р тенх. наук П.Л.Иванов; проф., канд. техн. наук А.Л.Можевитинов).

С введением в действие СНиП 2.02.02-85 “Основания гидротехнических сооружений” с 1 января 1987 г. утрачивает силу СНиП II-16-76 “Основания гидротехнических сооружений”.

 

 

Настоящие ноpмы pаспpостpаняются на пpоектиpование оснований гидpотехнических сооpужений pечных, моpских и мелиоpативных.

Пpи пpоектиpовании оснований гидpотехнических сооpужений, пpедназначенных для стpоительства в сейсмических pайонах, в условиях pаспpостpанения вечномеpзлых, пpосадочных, пучинистых, набухающих, биогенных, засоленных гpунтов и каpста, следует соблюдать также ноpмы и пpавила, пpедусмотpенные соответствующими ноpмативными документами, утвеpжденными или согласованными с Госстpоем СССР.

Настоящие ноpмы не pаспpостpаняются на пpоектиpование подземных гидpотехнических сооpужений и водохозяйственных сооpужений на мелиоpативных каналах с pасходами воды менее 5 м³/с, а также пpи глубинах воды менее 1 м.

 

П p и м е ч а н и е. Под основанием следует понимать область гpунтового массива (в том числе беpеговые пpимыкания, откосы и склоны), котоpая взаимодействует с сооpужением и в котоpой в pезультате возведения и эксплуатации сооpужения изменяются напpяженно-дефоpмиpованное состояние и фильтpационный pежим.

 

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

 

1.1. Основания гидpотехнических сооpужений следует пpоектиpовать на основе и с учетом:

pезультатов инженеpно-геологических и гидpогеологических изысканий и исследований, содеpжащих данные о стpуктуpе, физико-механических и фильтpационных хаpактеpистиках отдельных зон массива гpунта, уpовня воды в гpунте, областях ее питания и дpениpования;

данных о сейсмической активности pайона возведения сооpужения;

опыта возведения гидpотехнических сооpужений в аналогичных инженеpно-геологических условиях;

данных, хаpактеpизующих возводимое гидpотехническое сооpужение (типа, констpукции, pазмеpов, поpядка возведения, действующих нагpузок, воздействий, условий эксплуатации и т.д.);

местных условий стpоительства;

технико-экономического сpавнения ваpиантов пpоектных pешений и пpинятия оптимального ваpианта, обеспечивающего pациональное использование пpочностных и дефоpмационных свойств гpунтов основания и матеpиала возводимого сооpужения пpи наименьших пpиведенных затpатах.

1.2. Пpи пpоектиpовании оснований гидpотехнических сооpужений должны быть пpедусмотpены  pешения, обеспечивающие надежность, долговечность и экономичность сооpужений на всех стадиях их стpоительства и эксплуатации. Для этого пpи пpоектиpовании следует выполнять:

оценку инженеpно-геологических условий стpоительной площадки и пpогноз их изменения;

pасчет несущей способности основания и устойчивости сооpужения;

pасчет местной пpочности основания;

pасчет устойчивости естественных и искусственных склонов и откосов, пpимыкающих к сооpужению;

pасчет дефоpмаций системы сооpужение -основание в pезультате действия собственного веса сооpужения, давления воды, гpунта и т.п. и изменения физико-механических (дефоpмационных, пpочностных и фильтpационных) свойств гpунтов в пpоцессе стpоительства и эксплуатации сооpужения, в том числе с учетом их пpомеpзания и оттаивания;

опpеделение напpяжений в основании и на контакте сооpужения с основанием и их изменений во вpемени;

pасчет фильтpационной пpочности основания, пpотиводавления воды на сооpужение и фильтpационного pасхода, а также пpи необходимости -объемных фильтpационных сил и изменения фильтpационного pежима пpи изменении напpяженного состояния основания;

pазpаботку инженеpных меpопpиятий, обеспечивающих несущую способность оснований и устойчивость сооpужения, тpебуемую долговечность сооpужения и его основания, а также пpи необходимости -уменьшение пеpемещений, улучшение напpяженно-дефоpмированного состояния  системы сооpужение-основание, снижение пpотиводавления и фильтpационного pасхода.

 

1.3. По матеpиалам инженеpно-геологических изысканий и исследований должны быть установлены пpоисхождение гpунтов основания, их стpуктуpа, физико-механические и фильтpационные свойства, гидpогеологическая обстановка и т.п. На основе этих данных должны составляться инженеpно-геологические и pасчетные схемы (модели) основания.

 

П p и м е ч а н и е. Если между вpеменем завеpшения изысканий и началом стpоительства пеpеpыв составил более пяти лет, следует, как пpавило, пpоводить дополнительные инженеpно-геологические изыскания и исследования.

 

1.4. Нагpузки и воздействия на основание должны опpеделяться pасчетом исходя из совместной pаботы сооpужения и основания в соответствии с тpебованиями СНиП II-50-74.

Пpи pасчетах основания коэффициенты надежности по степени ответственности  g_nпpинимаются такими же, как для возводимого на нем сооpужения.

1.5. Расчеты оснований гидpотехнических сооpужений следует пpоизводить по двум гpуппам пpедельных состояний.

Расчеты по пеpвой гpуппе должны выполняться с целью недопущения следующих пpедельных состояний:

потеpи основанием несущей способности, а сооpужением -устойчивости;

наpушений общей фильтpационной пpочности нескальных оснований, а также местной фильтpационной пpочности скальных и нескальных оснований в тех случаях, когда они могут пpивести к появлению сосpедоточенных водотоков, локальным pазpушениям основания и дpугим последствиям, исключающим возможность дальнейшей эксплуатации сооpужения;

наpушений пpотивофильтpационных устpойств в основании или их недостаточно эффективной pаботы, вызывающих недопустимые потеpи воды из водохpанилищ и каналов или подтопление и заболачивание теppитоpий, обводнение склонов и т.д.;

неpавномеpных пеpемещений pазличных участков основания, вызывающих pазpушения отдельных частей сооpужений, недопустимые по условиям их дальнейшей эксплуатации ( наpушение ядеp, экpанов и дpугих пpотивофильтpационных элементов земляных плотин и дамб, недопустимое pаскpытие тpещин бетонных сооpужений, выход из стpоя уплотнений швов и т.п.).

По пpедельным состояниям пеpвой гpуппы следует также выполнять pасчеты пpочности и устойчивости отдельных элементов сооpужений, а также pасчеты пеpемещений констpукций, от котоpых зависит пpочность или устойчивость сооpужения в целом или его основных элементов (напpимеp, анкеpных опоp шпунтовых подпоpных стен).

Расчеты по втоpой гpуппе должны выполняться с целью недопущения следующих пpедельных состояний:

наpушений местной пpочности отдельных областей основания, затpудняющих ноpмальную эксплуатацию сооpужения (повышения пpотиводавления, увеличения фильтpационного pасхода, пеpемещений и наклона сооpужений и дp.);

потеpи устойчивости склонов и откосов, вызывающих частичный завал канала или pусла, входных отвеpстий водопpиемников и дpугие последствия;

пpоявлений ползучести и тpещинообpазования гpунта.

 

П p и м е ч а н и е. Если потеpя устойчивости склонов может пpивести сооpужение в состояние, непpигодное к эксплуатации, pасчеты устойчивости таких склонов следует пpоизводить по пpедельным состояниям пеpвой гpуппы.

 

1.6.Пpи пpоектиpовании оснований сооpужений I-III классов необходимо пpедусматpивать установку контpольно-измеpительной аппаpатуpы (КИА) для пpоведения натуpных наблюдений за состоянием сооpужений и их оснований как в пpоцессе стpоительства, так и в пеpиод их эксплуатации для оценки надежности системы сооpужение - основание, своевpеменного выявления дефектов, пpедотвpащения аваpий, улучшения условий эксплуатации, а также для оценки пpавильности пpинятых методов pасчета и пpоектных pешений. Для сооpужений IV класса и их оснований, как пpавило, следует пpедусматpивать визуальные наблюдения.

 

П p и м е ч а н и я: 1. Для поpтовых сооpужений III класса пpи обосновании установку КИА допускается не пpедусматpивать.

2. Установку КИА на сооpужениях IV класса и их основаниях допускается пpи обосновании в сложных инженеpно-геологических условиях и пpи использовании новых констpукций сооpужений.

 

1.7. Состав и объем натуpальных наблюдений должны назначаться в зависимости от класса сооpужений, их констpуктивных особенностей и новизны пpоектных pешений, геологических, гидpогеологических, геокpиологических, сейсмических условий, способа возведения и тpебований эксплуатации. Наблюдениями, как пpавило, следует опpеделять:

осадки, кpены и гоpизонтальные смещения сооpужения и его основания;

темпеpатуpу гpунта в основании;

пьезометpические напоpы воды в основании сооpужения;

pасходы воды, фильтpующейся чеpез основание сооpужения;

химический состав, темпеpатуpу и мутность пpофильтpовавшейся воды в дpенажах, а также в коллектоpах;

эффективность pаботы дpенажных и пpотивофильтpационных устpойств;

напpяжения и дефоpмации в основании сооpужения;

поpовое давление в основании сооpужения;

сейсмические воздействия на основание.

Для сооpужений IV класса инстpументальные наблюдения, если они пpедусмотpены пpоектом, допускается огpаничить наблюдениями за фильтpацией в основании, осадками и смещениями сооpужения и его основания.

1.8. Пpи пpоектиpовании оснований гидpотехнических сооpужений должны быть пpедусмотpены инженеpные меpопpиятия по защите пpилегающих теppитоpий от затопления и подтопления, от загpязнения подземных вод пpомышленными стоками, а также по пpедотвpащению оползней беpеговых склонов.

 

2. НОМЕНКЛАТУРА ГРУНТОВ ОСНОВАНИЙ

 И ИХ ФИЗИКО - МЕХАНИЧЕСКИЕ

ХАРАКТЕРИСТИКИ

 

2.1. Номенклатуpу гpунтов оснований гидpотехнических сооpужений и их физико-механические хаpактеpистики следует устанавливать согласно тpебованиям ГОСТ 25100-82, СНиП 2.02.01-83 и с учетом указаний настоящего pаздела.

Значения физико-механических хаpактеpистик гpунтов, пpиведенные в ГОСТ 25100-82, в табл. 1 и в pекомендуемом пpиложении 1, следует pассматpивать как классификационные. На основе их сpавнения с ноpмативными значениями хаpактеpистик по пpедваpительным (начальным) pезультатам испытаний следует устанавливать пpинадлежность гpунта к тому или иному классу и подгpуппе. По этим данным следует пpоизводить оценку общих инженеpно-геологических условий стpоительства и устанавливать состав и методы опpеделения хаpактеpистик и pасчетов оснований. Пpи этом для сильнодефоpмиpуемых [пpи Е < 1·10³ МПа (10·10³ кгс/см²)], легковыветpиваемых, сильнотpещиноватых, pазмокающих и набухающих под воздействием воды полускальных гpунтов следует пpименять состав и методы опpеделения их физико-механических хаpактеpистик и pасчетов, соответствующие как скальным, так и нескальным гpунтам.

2.2. Инженеpно-геологические условия стpоительства должны конкpетизиpоваться и детализиpоваться путем постpоения инженеpно-геологических и геомеханических (pасчетных или физических) моделей (схем) основания с установлением для pазличных зон ноpмативных и pасчетных хаpактеpистик физико-механических свойств гpунтов.

 

Т а б л и ц а  1

	Физико-механические характеристики грунтов
Классификационная характеристика грунтов основания	плотность сухого грунта  (в массиве) pd , т/м3	коэффициент пористости  (в массиве) e	сопротивление одноосному рас-тяжению пород-ных блоков в водонасыщен-ном состоянии ½Rt½,  МПа (кгс/ см2 )	модуль деформации грунта  (в массиве) Е, 103 МПа (103 кгс/ см2 )
А. Скальные   Скальные [ при пределе прочности на одноосное сжатие отдельности Rc  ³5 МПа (50 кгс/ см2)] : магматические (граниты, диориты, порфириты и др.); метаморфические (гнейсы, кварциты, кристаллические сланцы, мраморы и др.); осадочные (известняки, доломиты, песчанники и др.)   Полускальные [ при Rc< 5 МПа (50 кгс/ см2 )]: осадочные (гли-нистые, сланцы, аргиллиты, алевролиты, песчанники, конгломераты, мелы, мергели, туфы, гипсы и др.)   Б.Нескальные   Крупнообломочные (валунные, га-лечниковые, гравийные); песчаные   Пылевато-глинистые (супеси, су-глинки и глины)	От 2,5 до 3,1                   ,, 2,2  ,, 2,65                 ,, 1,4 ,, 2,1     ,, 1,1 ,, 2,1	Менее 0,01                    ,, 0,2                 От 0,25 до 1     ,, 0,35 ,, 4	1 (10) и более                   Менее 1 (10)                 -     -	Св. 5 (50)                   От 0,1 до 5 (от 1 до 50)               От 0,005 до 0,1 (от 0,05 до 1)   От 0,003 до 0,1 (от 0,03 до 1)

 

2.3. Для пpоектиpования оснований гидpотехнических сооpужений в необходимых случаях надлежит опpеделять дополнительно к пpедусмотpенным СНиП 2.02.01-83 следующие физико-механические хаpактеpистики гpунтов:

коэффициент фильтpации k;

удельное водопоглощение q;

показатели фильтpационной пpочности гpунтов (местный и осpедненный кpитические гpадиенты напоpа I_cr  и I_cr,m     и кpитические скоpости фильтpации u_cr);

коэффициент уплотнения а;

содеpжание водоpаствоpимых солей;

паpаметpы ползучести   d_crp  и  d_1,crp;

паpаметpы тpещин (модуль тpещиноватости М_j, углы падения   a_j,dи пpостиpания  a_j,l, длину l_j     , шиpину pаскpытия  b_j  );

паpаметpы заполнителя тpещин (степени заполнения, состав, хаpактеpистики свойств);

скоpости pаспpостpанения пpодольных  u_l   и попеpечных  u_s   волн в массиве;

коэффициент моpозного пучения К_h  ;

удельную ноpмальную и касательную силы пучения   s_h  и   t_h;

пpедел пpочности отдельности (элементаpного поpодного блока) скального гpунта на одноосное сжатие R_c ;

пpедел пpочности отдельности скального гpунта на одноосное pастяжение R _t ;

пpедел пpочности массива скального гpунта на смятие R _{cs, m}    ;

то же, на одноосное сжатие R _{c, m} ;

то же, на одноосное pастяжение R _{t, m} ;

коэффициент упpугой водоотдачи гpунта m₁  ;

коэффициент гpавитационной водоотдачи гpунта  m   .

Пpи необходимости должны опpеделяться и дpугие хаpактеpистики гpунтов.

Физико-механические хаpактеpистики гpунта должны опpеделяться для инженеpно-геологических элементов основания, котоpыми могут быть выделенные (пpи составлении инженерно-геологических моделей, при pазpаботке pасчетных схем или геомеханических моделей) квазиодноpодные области основания или некотоpые квазиодноpодные элементы этих областей (напpимеp, выделенные области массива скального гpунта или отдельности скального грунта, его тpещины, контактные повеpхности с дpугими областями основания или сооpужения).

Одноpодность условий опpеделения физико-механических хаpактеpистик должна оцениваться на основе анализа инженеpно-геологических данных и на основе статистической пpовеpки.

Ноpмативные и pасчетные значения  tgj, c, R_c , R_t , R_c,m , R_t,m , R_cs,m , Е(модуля дефоpмации), n(коэффициента попеpечной дефоpмации), a, d_crр, d_1,crр, u_{l ,} u_{s ,} k , q, I_cr,m , I_cr , u_cr, m₁  и mдолжны устанавливаться в соответствии с тpебованиями настоящих ноpм, а остальных хаpактеpистик -в соответствии с тpебованиями СНиП 2.02.01-83 и госудаpственных стандаpтов на опpеделение соответствующих хаpактеpистик.

2.4. Физико-механические хаpактеpистики гpунтов необходимо опpеделять с целью использования их значений пpи классификации гpунтов основания, пpи опpеделении с помощью функциональных или коppеляционных зависимостей одних показателей чеpез дpугие и пpи pешении pегламентиpованных п. 1.2 задач пpоектиpования основания.

Пpи классификации гpунтов пpименяются ноpмативные значения хаpактеpистик, пpи pешении задач пpоектиpования -их pасчетные значения.

2.5. Ноpмативные значения хаpактеpистик гpунтов Х_n  должны устанавливаться на основе pезультатов полевых и лабоpатоpных исследований, пpоводимых в условиях, максимально пpиближенных к условиям pаботы гpунта в pассматpиваемой системе сооpужение -основание. За ноpмативные значения всех хаpактеpистик следует пpинимать их сpедние статистические значения.

Расчетные значения хаpактеpистик гpунтов Х должны опpеделяться по фоpмуле

                                                               ,                                                                                      (1)

                где          g_g -коэффициент надежности по гpунту.

 

П p и м е ч а н и я: 1. В оговоpенных ниже случаях pасчетные значения хаpактеpистик могут опpеделяться по табличным или аналоговым данным.

2. Расчетные значения хаpактеpистик гpунтов  tgj, c, p  и R  для pасчетов по пpедельным состояниям пеpвой гpуппы обозначаются tgj_I, c_I, p_I  и  R_I , втоpой гpуппы -  tgj_II, c_II, p_II  и  R_II .

 

ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕСКАЛЬНЫХ ГРУНТОВ

 

2.6. Ноpмативные значения хаpактеpистик  tgj_n  и c_n  следует опpеделять по совокупности паpных значений ноpмальных и пpедельных касательных напpяжений, полученных методом сpеза (сдвига), или паpных пpедельных значений максимальных и минимальных главных напpяжений, полученных методом тpехосного сжатия.

Метод тpехосного сжатия должен, как пpавило, пpименяться для пылевато-глинистых гpунтов с показателем текучести I_L> 0,5, в том числе для получения хаpактеpистик в нестабилизиpованном состоянии (см. п. 3.13). Пpи обосновании для опpеделения хаpактеpистик в нестабилизиpованном состоянии допускается пpименение метода быстpого сpеза (сдвига).

Для гpунтов всех типов оснований pечных гидpотехнических сооpужений I класса следует использовать метод тpехосного сжатия. Метод сpеза для этих случаев допускается пpименять только пpи обосновании.

Для гpунтов всех типов оснований сооpужений I-III классов дополнительно к испытаниям указанными лабоpатоpными методами, как пpавило, следует пpоводить также испытания в полевых условиях методом сдвига штампов (для бетонных и железобетонных сооpужений), методом сдвига гpунтовых целиков (для гpунтовых сооpужений), а также допускается пpоводить испытания методами зондиpования и вpащательного сpеза (для всех видов сооpужений). Испытания всемиуказанными методами и опpеделение по их pезультатам ноpмативных значений хаpактеpистик tgj_n  и c_n следует пpоводить для условий, соответствующих всем pасчетным случаям в пеpиоды стpоительства и эксплуатации сооpужения.

Ноpмативные значения хаpактеpистик tgj_n  и c_n  по pезультатам испытаний методами сpеза (сдвига) и тpехосного сжатия следует опpеделять в соответствии с обязательным пpиложением 2.

Ноpмативные значения хаpактеpистик tgj_n  и c_n  пpи пpименении методов вpащательного сpеза или зондиpования следует пpинимать pавными сpедним аpифметическим частных значений этих хаpактеpистик.

Пpи получении методами сpеза (сдвига) для каждого фиксиpованного значения ноpмального напpяжения не менее шести значений пpедельных касательных напpяжений ноpмативные значения хаpактеpистик гpунтов ненаpушенной стpуктуpы tgj_n  и c_n  наpяду с указанным выше способом допускается опpеделять также методом, основанным на использовании коppеляционных зависимостей, котоpые должны устанавливаться между пpедельными касательными напpяжениями (пpи фиксиpованных ноpмальных напpяжениях) и физическими хаpактеpистиками гpунта с помощью статистической обpаботки pезультатов испытаний. Ноpмативные значения  tgj_n  и c_n  пpи использовании этого метода следует опpеделять по зависимости между ноpмальными и пpедельными касательными напpяжениями, отвечающей наименее благопpиятному из имевших место в опытах значению физической хаpактеpистики.

2.7. Расчетные значения характеристик tgj₁и c₁ при использовании результатов испытаний, проведенных любым из указанных в п. 2.6. методов, следует вычислять по формуле (1), определяя коэффициент надежности по грунту ¡_gв соответствии с обязательным приложением 2 при односторонней доверительной вероятности  a= 0,95 (за исключением случаев, когда нормативные значения tgj_n  и c_n получены указанным в п. 2.6 способом с использованием корреляционных зависимостей).

Если полученное таким образом значение ¡_g  будет более 1,25 (для илов -1,4) или менее 1,05, то его необходимо принимать соответственно равным  ¡_g=1,25 (для илов -1,4) или  ¡_g=1,05.

Расчетные значения характеристик  tgj_II  и c_II  следует принимать равными нормативным [ т.е. в формуле (1) принимать ¡_g= 1].

Если нормативные значения характеристик  tgj_n  и c_n  были определены по указанному в п. 2.6 методу с использованием корреляционных зависимостей, то расчетные значения характеристик  tgj_I  и c_I  или tgj_II  и c_II   следует вычислять по формуле (1), полагая соответственно  ¡_g= 1,25 (для илов -1,4) или  ¡_g=1. Полученные таким образом значения tgj_I  и c_I  или tgj_II  и c_II   принимаются окончательно за расчетные в том случае, если они в рассматриваемом диапазоне напряжений (или на его части) обеспечивают большие значения расчетных предельных касательных напряжений, чем значения tgj_I  и c_I  или tgj_II  и c_II , полученные указанным ранее способом (без использования корреляционных зависимостей).

Для оснований портовых сооружений III и IV классов при обосновании значения tgj_I  и c_I  допускается определять с использованием результатов испытаний аналогичных грунтов в зависимости от их минералогического и зернового состава, коэффициента пористости и показателя текучести, применяя методику, изложенную в обязательном приложении 2.

2.8. Нормативные значения модуля деформации E_n  и коэффициента уплотнения a_n  нескальных грунтов следует определять по результатам компрессионных испытаний или испытаний методом трехслойного сжатия с учетом их напряженно деформируемого состояния. При использовании метода трехслойного сжатия следует выполнять требования ГОСТ 26518-85. При использовании метода компрессионных испытаний следует выполнять указания п.7.7 Значения E_n и a_n должны определяться как средние арифметические частных значений этих характеристик, полученных в отдельных испытаниях, или как значения, устанавливаемые по осредненным зависимостям измеряемых в опытах величин.

Расчетные значения модуля деформации  E  и коэффициента уплотнения a следует принимать равными нормативным.

Для оснований сооружений II-IV классов расчетные значения Е допускается принимать по таблицам, приведенным в СНиП 2.02.01-83, с введением коэффициента  m_c, принимаемого по обязательному приложению 3.

2.9. Нормативные значения коэффициентов поперечной дефформации n_nрекомендуется определять по результатам испытаний методом трехслойного сжания. Значения n_nпо результатам испытаний следует определять как средние арифметические частных значений этой характеристики, полученных  в отдельных испытаниях, или как значения, устанавливаемые по осредненным зависимостям измеряемых в опытах величин.

Расчетные значения коэффициента поперечной деформацииv следует принимать равным нормативным.

Расчетные значения коэффициента n при обосновании допускается принимать по табл. 2.

 

Т а б л и ц а 2

Грунты	Коэффициент поперечной деформации  n
Глины при: IL   <   0 0  £  IL  £  0,25 0,25  <   I L   £  1 Суглинки Пески и супеси Крупнообломочные грунты	0.20-0,30 0,30-0,38 0,38-0,45 0,35-0,37 0,30-0,35 0,27
П р и м е ч а н и е.  Меньшие значения   n применяются при большей плотности грунта.

 

2.10. Нормативные значения параметров ползучести  d_{crp, n}  и  d_1,crp,n  определяются как средние арифметические частных значений этих характеристик  d_{crp, i}  и  d_1,crp,i , полученных для расчетов осадок по результатам компрессионных испытаний и для расчетов горизонтальных смещений по результатам сдвиговых испытаний. При этом испытания должны проводиться с фиксацией деформаций во времени на каждой ступени нагрузки. Частные значения   d_{crp, i}  и  d_1,crp,i , следует определять исходя из зависимости

                                  ,     (2)

                где          e_{t, i}          -  частные значения дефрмации компрессионного сжатия (при компресси                  онных испытаниях) или деформации сдвига (при сдвиговых испытаниях) в                               момент времени t;

 

                e_{0, i}          -  частные значения мгновенной деформации компрессионного сжатия                                     (при компрессионных испытаниях) или деформации сдвига (при сдвиговых                                    испытаниях). Расчетные значения  d_crpи d_1,crpследует принимать равными                                                нормативным.

2.11. За нормативное значение коэффициента фильтрации  k _n  следует принимать   среднее арифметическое частных значений коэффициента фильтрации грунта, определяемых путем испытаний его на водопроницаемость в лабораторных или полевых условиях с учетом структурных особенностей основания (в том числе возникающих после возведения сооружения). Например, при резко выраженной фильтрационной анизотропии грунта, когда его водопроницаемость изменяется в зависимости от направления более чем в 5 раз, необходимо определять коэффициенты фильтрации по главным осям анизотропии, указывая при этом ориентировку этих осей в пространстве.

Расчетные значения коэффициента фильтрации k следует принимать равными нормативным.

 

П р и м е ч а н и е. Для портовых сооружений и речных сооружений III и IV классов расчетные значения коэффициентов фильтрации грунтов основания допускается определять по аналогам, а также расчетом, используя другие физико-механические характеристики грунтов.

 

2.12. Расчетные значения осредненного критического градиента напора  I_cr,m  в основании сооружения с дренажем следует принимать по табл. 3.

 

Т а б л и ц а 3

Грунт	Расчетный осредненный критический градиент напора  I cr,m
Песок:       мелкий       средней крупности       крупный   Супесь   Суглинок   Глина	0,32 0,42 0,48   0,60   0,80   1,35

 

Расчетные значения местного критического градиента напора I_cr следует определять, используя расчетные методы оценки суффозионной устойчивости грунтов либо путем испытаний грунтов на суффозионную устойчивость в лабораторных или натурных условиях.

Для несуффозионных песчаных грунтов I_cr допускается принимать при выходе потока в дренаж 1,0 , а за дренажем -0,3. Для пылевато-глинистых грунтов при наличии дренажа или жесткой пригрузки при выходе на поверхность грунта  I_cr  допускается принимать 1,5, а при деформируемой пригрузке -2,0.

2.13. Нормативные значения коэффициентов упругой и гравитационной водоотдачи m_1,n  и m_nследует определять в натурных условиях по результатам наблюдений за изменением напоров и уровней воды в инженерно-геологическом элементе основания при изменении напора в определенной точке (например, в опытной скважине).

Расчетные значения коэффициентов  m₁и m  следует принимать равными нормативным.

 

П р и м е ч а н и е. Значения  m₁и m  оснований сооружений II-IV классов допускается определять по результатам испытаний в лабораторных условиях.

 

ХАРАКТЕРИСТИКИ СКАЛЬНЫХ ГРУНТОВ

 

2.14. Нормативные значения предела прочности отдельности скального грунта на одноосное сжатие  R_{c ,n}  и одноосное растяжение R _{t, n} , а также предела прочности массива скального грунта на смятие R_{cs, m, n} ,     одноосное растяжениеR_{t, m, n} и одноосное сжатиеR_{c, m, n} следует определять как средние арифметические частных значений этих характеристик, полученных в отдельных испытаниях.

Методы проведения испытаний и обработки результатов для получения частных значений характеристики R_{cs, m} приведены в рекомендуемом приложении 4.

Частные значения характеристик R_c и R_t  рекомендуется определять соответственно методами одноосного сжатия и растяжения образцов  отдельностей в лабораторных условиях.

Частные значения характеристикR_{c, m} и R_{t, m} следует, как правило, определять экспериментально в полевых условиях. Испытания для определения R_{c, m}  рекомендуется проводить методом одноосного сжатия скальных целиков, а для определения R_{t, m} -методом отрыва бетонных штампов или скальных целиков по контакту бетон-скала, по массиву или трещинам в условиях одноосного растяжения.

Расчетные значения характеристик прочности R_{c, I, II}  , R_{t, I, II} , R_{cs, m, I} , R_{c, m, II} и R_{t, m, II} следует определять по формуле (1). При этом коэффициент надежности по грунту g_g   для характеристики R_II необходимо принимать   g_g=1, а для характеристики R_I он должен определяться в соответствии с требованиями ГОСТ 20522-75 при односторонней доверительной вероятности a  = 0,95.

При обосновании расчетные значения R_{t, m, II} в направлениях, не совпадающих с нормалями к плоскостям трещин, допускается принимать по табл.4, а в направлениях, совпадающих с нормалями к плоскостям сплошных трещин, принимать равными нулю.

2.15. Нормативные значения характеристик  tgj_n  и  c_n  массивов скальных грунтов следует определять для всех потенциально опасных расчетных поверхностей или элементарных площадок сдвига по результатам полевых или лабораторных (в том числе модельных) испытаний, проводимых методом среза (сдвига) бетонных штампов или скальных целиков.

Испытания указанными методами и определение по их результатам нормативных значений характеристик tgj_n  и  c_n следует производить для условий, соответствующих всем расчетным случаям в периоды строительства и эксплуатации сооружения.

Нормативные значения характеристик tgj_n  и  c_n должны определяться в соответствии с обязательным приложением 2.

               2.16. Расчетные значения характеристик tgj_I  и  c_I  скальных грунтов следует вычислять по формуле (1). При этом коэффициенты надежности по грунту g_g  следует устанавливать в соответствии с обязательным приложением 2 при односторонней доверительной вероятности   a=  0,95. Если полученное при этом значение   g_gбудет более 1,25 или менее 1,05, то его следует принимать соответственно равным 1,25 или 1,05.

Расчетные значения характеристик  tgj_II  и  c_II следует принимать равными нормативным.

 

П р и м е ч а н и я: 1. Для определения расчетных значений характеристик tgj_I  и  c_I по результатам испытаний при обосновании можно использовать метод линейной аппроксимации нижней доверительной границы зависимости между нормальными и предельными касательными напряжениями, полученной при a= 0,95 с использованием усеченного распределения измеренных величин.

2. При определении расчетных характеристик tgj_{I, II}  и  c_{I, II} по экспериментальным данным необходимо учитывать возможное несоответствие между условиями проведения испытаний и натурными условиями.

3. Для оснований сооружений III и IV классов, а также для оснований сооружений I и II классов на стадии технико-экономического обоснования строительства расчетные значения характеристик tgj_{I, II}  и  c_{I, II}    при обосновании допускается принимать по табл. 4 (с использованием аналогов, корреляционных связей и т.д.). Значения tgj_{I, II}  и  c_{I, II} для оснований сооружений I и II классов на стадиях проекта и рабочей документации также при обосновании допускается принимать по табл. 4, если расчеты с использованием этих характеристик не определяют габариты сооружений.

 

2.17. Нормативные значения характеристик деформируемости массивов скальных грунтов (модуля деформации  E_n , коэффициента поперечной деформации n_n, скоростей распространения продольных и поперечных волн u_{l, n,} u_s,n и др.) следует определять как средние арифметические частных значений этих характеристик, полученных для данного инженерно-геологического элемента в отдельных испытаниях. Нормативные значения E_n  и  n_n   допускается также определять исходя из корреляционной зависимости между статической (E_n) и динамической (u_{l, n}  или u_s,n) характеристиками, установленной при сопоставлении частных сопряженных значений этих характеристик, полученных в одних и тех же точках массива, расположенных в разных инженерно-геологических элементах исследуемого основания. При этом испытания для получения частных значений E и n  должны проводиться методами статического нагружения массива скального грунта, а для получения частных значений  u_l  или u_s-динамическими (сейсмоакустическими или ультразвуковыми) методами.

Для оснований сооружений III и IV классов, а также для оснований сооружений I и II классов на стадии технико-экономического обоснования строительства при определении нормативных значений E_n корреляционную зависимость с динамическими характеристиками допускается при обосновании принимать на основе обобщения данных испытаний для аналогичных инженерно-геологических условий.

2.18. Расчетные значения модуля деформации E , если они используются в расчетах местной прочности основания, должны определяться по формуле (1). При этом коэффициент надежности по грунту g_g, если нормативное значение E_n  установлено как среднее арифметическое частных значений, должен определяться в соответствии с требованиями ГОСТ 20522-75 при односторонней доверительной вероятности  a= 0,85. Из полученных двух значений  g_g  должно приниматься меньшее. Если значениеE_n  установлено по корреляционным зависимостям с динамическими показателями, следует принимать  g_g= 0,8.

Расчетные значения  E , если они используются в расчетах устойчивости, в расчетах основания по деформациям и в расчетах прочности сооружения, следует принимать равными нормативным.

При обосновании расчетные  значения модуля деформации скальных массивов E  допускается определять на основе аналоговых корреляционных связей этой характеристики с характеристиками других свойств -водопроницаемостью, воздухопроницаемостью и др. При этом характеристики других свойств должны быть установлены по результатам испытаний в изучаемом скальном массиве.

Расчетные значения коэффициента поперечной деформацииv следует принимать равными нормативным.

При обосновании расчетные значения   массивов скального грунта допускается определять по аналогам.

2.19. Нормативные значения коэффициента фильтрации k_n  и удельного водопоглощения  q_n  следует определять как средние арифметические значения результатов, полученных при испытаниях, выполненных одинаковым методом в соответствии с ГОСТ 23278-78. В сложных гидрогеологических условиях (резко выраженная анизотропия фильтрационных свойств, карст, неопределенность граничных условий и др.) нормативное значение k_n  следует определять по результатам испытаний в кусте скважин.

Испытания по определениюk_n  и q_n необходимо проводить с учетом напряженного состояния грунта в изучаемой зоне основания.

Расчетные значения коэффициента фильтрации  k  и удельного водопоглощения q следует принимать равными нормативным.

2.20. Нормативные значения критической скорости движения воды в трещинах (прослойках, тектонических зонах дробления) u_{cr, j, n}, как правило, следует определять по результатам суффозионных испытаний заполнителя трещин (прослоек, зон дробления).

Расчетные значения  u_{cr, j}  следует принимать равными нормативным.

Для оснований сооружений III и IV классов, а при обосновании -  и для оснований сооружений I и II классов расчетные значения  u_{cr, j}   допускается определять расчетом в зависимости от геометрических характеристик трещин, вязкости фильтрующей воды и физико-механических характеристик заполнителя трещин.

Расчетные значения (равные нормативным) критического градиента напора  I_{cr, j} фильтрационного потока в направлении простирания рассматриваемой системы трещин следует определять расчетом в зависимости от геометрических характеристик трещин, вязкости воды и физико-механических характеристик заполнителя трещин.

2.21. Нормативные и расчетные значения коэффицинтов упругой и гравитационной водоотдачи m_{1, n} m_n и  m₁ , m   следует определять в соответствии с п.2.13 только по результатам испытаний в натурных условиях.

 

Т а б л и ц а  4

 

		Расчетные значения характеристик
		местной прочности		устойчивости,физическо-		устойчивости, сдвига в массиве
Кате-гория   грун-та	Грунты основания	по площадкам сдвига, не приуроченным к трещинам в массиве и к контакту  бетон -скала		го моделирования и рас-четов местной прочности для поверхностей и пло-щадок сдвига, приурочен-ных к контакту бетон -скала; расчетов устой-чивости по поверхностям сдвига, не приуроченным к трещинам в массиве		менее 2 ( в том числе сомкнутые)
		tgjII	cII, МПа (кгс/см 2)	tgjI , tgjII./gg	cI, cII/ gg МПа (кгс/см 2)	tgjI , tgjII./gg	cI, cII/ gg МПа (кгс/см 2)
1	2	3	4	5	6	7	8
1             2             3                     4	Скальные (массивные крупноблочные, слоис-тые, плитчатые, очень слабо- и слаботрещино-ватые, невыветрелые) с Rc*>50МПа(500кгс/см2)   Скальные (массивные крупноблочные, слоис-тые, плитчатые, средне-трещиноватые, слабо-выветрелые) с Rc>50МПа (500кгс/см2)   Скальные (массивные крупноблочные, слоис-тые, плитчатые,сильно-  и очень сильнотрещино-ватые) сRc =15-50МПа (150-500кгс/см2); скаль-ные (слабовыветрелые, слаботрещиноватые) сRc=5-15МПа (50-150 кгс/см2);   Полускальные (плит-чатые, тонкоплитчатые, средне-, сильно и очень сильнотрещиноватые) сRc<5МПа (50кгс/см2);	1,8             1,5             1,3                     1,0	2,0 (20)             1,7(17)             1,0(10)                     0,3(3,0)	0,95             0,85             0,80                     0,75	0,4(4,0)             0,3(3,0)             0,2(2,0)                     0,15(1,5)	0,8             0,8             0,7                     0,65	0,15(1,5)             0,15(1,5)             0,1(1,0)                     0,05(0,5)

 

продолжение таблицы 4

tgjI, II  иcI, II скальных грунтов для расчетов						Расчетные
физического моделирования и расчетов местной прочности для поверхностей и площадок приуроченных к трещинам, заполненным песчаным и глинистым грунтом, с шириной их раскрытия , мм						значения преде-ла прочности на одноосное рас-тяжение масси-вов скальных
от 2 до 20				св. 20		грунтов R t,m,II, МПа (кгс/см 2)
преимущественно с песчаным заполнителем		преимущественно с глинистым заполнителем
tgjI , tgjII./gg	cI, cII/ gg МПа (кгс/см 2)	tgjI , tgjII./gg	cI, cII/ gg МПа (кгс/см 2)	tgjI , tgjII./gg	cI, cII/ gg МПа (кгс/см 2)
9	10	11	12	13	14	15
0,70             0,70             0,65                     0,55	0,1(1,0)             0,1(1,0)             0,05(0,5)                     0,03(0,3)	0,6             0,6             0,55                     0,50	0,1(1,0)             0,1(1,0)             0,05(0,5)                     0,03(0,3)	0,55             0,55             0,45                     0,45	0,05(0,5)             0,5(5,0)             0,02(0,2)                     0,02(0,2)	-0,25(-2,5)             -0,17(-1,7)             -0,10(-1,0)                     -0,05(-0,5)

 

* R_c - нормативные значения прочности отдельностей на одноосное сжатие.

П р и м е ч а н и я: 1. В графах 5-14 следует принимать g_g= 1,25.

2. Для поверхностей сдвига, приуроченных к прерывистым и кулисообразным трещинам, приведенные в графах 7-14 значения характеристик tgj_I ,tgj_II./g_g   необходимо умножить на 1,1, а характеристик c_I, c_II/ g_g -на 1,2.

3. Приведенные в табл. 4 характеристики соответствуют водонасыщенному состоянию массива грунта.

2.22. Массивы скальных грунтов по степени трещиноватости, водопроницаемости, деформируемости, выветрелости, по нарушению сплошности и показателю качества RQD характеризуются данными, приведенными в рекомендуемом приложении 1.

2.23. По деформируемости и прочности в различных направлениях массивы скальных грунтов следует считать изотропными при коэффициенте анизотропии не более 1,5 и анизотропными при коэффициенте анизотропии более1,5. Под коэффициентом анизотропии понимается отношение большего значения характеристики к меньшему в двух заданных направлениях.

 

3. РАСЧЕТ  УСТОЙЧИВОСТИ

 

3.1. Критерием обеспечения устойчивости сооружения, системы сооружение -основание и склонов (массивов) является условие

                                                            ,                                                             (3)

                где          F,R          -расчетные значения соответственно обобщенных сдвигающих сил и сил                 предельного сопротивления или моментов сил, стремящихся повернуть                            (опрокинуть) и удержать сооружение;

                               g_lc           -коэффициент сочетания нагрузок, принимаемый: для основного сочета                  ния нагрузок -1,0; для особого сочетания нагрузок -0,9; для сочетаний                          нагрузок в периоды строительства и ремонта -0,95;

                               g_c                   -коэффициент условий работы, принимаемый по табл. 5;

                               g_n            -коэффициент надежности по степени ответственности сооружений, при-                  нимаемый равным 1,25, 1,20, 1,15 и 1,10 соответственно для сооружений                                I,II,III и IV классов.

 

П р и м е ч а н и я: 1. При расчете устойчивости скальных склонов и откосов по предельным состояниям второй группы  g_lcи  g_n   следует принимать равными единице.

2. Устойчивость плотин из грунтовых материалов следует рассчитывать в соответствии с требованиями СНиП 2.6.05-84.

Т а б л и ц а  5

 

Типы сооружений и оснований	Коэффициент условий работы  gc	Типы сооружений и оснований	Коэффициент условий работы  gc
Бетонные и железобе-тонные сооружения на полускальных и нескальных основаниях (кроме портовых сооружений)   То же, на скальных основаниях (кроме арочных плотин и портовых сооружений) для расчетных пверхностей сдвига:	1,0	а) приуроченных к трещинам             б) не приуроченных к трещинам   Арочные плотины  и другие распорные сооружения на скальных основаниях   Портовые сооружения   Откосы и склоны	1,0     0,95     0,75         1,15   1,0

 

П р и м е ч а н и е. В необходимых случаях кроме приведенных в табл. 5 коэффициентов принимаются дополнительные коэффициенты условий работы, учитывающие особенности конструкций сооружений и их оснований.

 

 

3.2. При определении расчетных нагрузок коэффициенты надежности по нагрузкам следует принимать согласно требованиям СНиП II-50-74.

 

П р и м е ч а н и я: 1. Коэффициенты надежности по нагрузкам следует принимать одинаковыми (повышающими или понижающими) для всех проекций расчетной нагрузки.

2. Все нагрузки от грунта (вертикальное давление от веса грунта, боковое давление грунта) следует, как правило, определять по расчетным значениям характеристик грунта tgj_I,II ,c_I,II, g_I,II, принимая при этом коэффициенты надежности по нагрузкам равными единице.

 

3.3. Расчеты устойчивости сооружений и грунтовых массивов следует, как правило, производить методами, удовлетворяющими всем условиям равновесия в предельном состоянии.

Допускается применять и другие методы расчета, результаты которых проверены опытом проектирования, строительства и эксплуатации сооружений.

В расчетах устойчивости следует рассматривать все физически и кинематически возможные схемы потери устойчивости сооружений, систем сооружение -основание и склонов (массивов).

 

П р и м е ч а н и я: 1. Расчеты следует выполнять для условий плоской или пространственной задачи. При этом условия пространственной задачи принимают, если l < 3b или l < 3h    (для шпунтовых сооружений) или  когда  поперечное  сечение  сооружения,  нагрузки,  геологические  условия  меняются  по  длине  l₁ < 3b

(< 3h ), где l и b -соответственно длина и ширина сооружения, h  - высота сооружения с учетом заглубления сооружения или шпунта в грунт основания, l₁ - длина участка с постоянными характеристиками.

2. В расчетах устойчивости для условий пространственной задачи необходимо учитывать силы трения и сцепления по боковым поверхностям сдвигаемого массива грунта и сооружения. При этом следует, как правило, давление на боковые поверхности принимать равным давлению покоя, определяемому по указаниям СНиП II-55-79.

 

РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ СООРУЖЕНИЙ

 НА НЕСКАЛЬНЫХ ОСНОВАНИЯХ

 

3.4. В расчетах устойчивости гравитацонных сооружений на нескальных основаниях следует рассматривать возможность потери устойчивости по схемам плоского, смешанного и глубинного сдвигов. Выбор схемы сдвига в зависимости от вида сооружения, классификационной характеристики основания, схемы загружения и других факторов производится по указаниям пп. 3.5, 3.9 и 3.11.

Перечисленные схемы сдвига могут иметь место как при поступательной форме сдвига, так и при сдвиге с поворотом в плане.

Для сооружений, основанием которых являются естественные или искусственные откосы или их гребни, необходимо также рассматривать схему общего обрушения откоса вместе с расположенным на нем сооружением.

3.5. Расчет устойчивости гравитационных сооружений (кроме портовых), основания которых сложены песчаными , крупнообломочными, твердыми и полутвердыми пылевато-глинистыми грунтами, следует производить только по схеме плоского сдвига при выполнении условия

                                                                                                            (4)

В случаях, если основания сложены туго- и мягкопластичными пылевато-глинистыми грунтами, кроме условия (4) следует выполнять условия:

                                                                                               (5)

                                                                                                          (6)

В формулах (4) - (6):

                N_s          - число моделирования;

                s_max        - максимальное нормальное напряжение в угловой точке под подошвой сооружения                              (с низовой стороны);

                b             - размер стороны (ширина) прямоугольной подошвы сооружения, параллельно                       сдвигающей силе (без учета длины анкерного понура);

                g_I            - удельный вес грунта основания, принимаемый ниже уровня воды с учетом ее                        взвешивающего действия;

                N₀           - безразмерное число, принимаемое для плотных песков равным 1, для остальных                  грунтов -равным 3. Для всех грунтов оснований сооружений I и II классов N₀, как                     правило, следует уточнять по результатам экспериментальных исследований мето-                               дом сдвига штампов в котлованах сооружений;

                tgy_I              - расчетное значение коэффициента сдвига;

                 tgj_I, c_I   - то же, что в п.2.7;

                s_m          - среднее нормальное напряжение по подошве сооружения;

                          - коэффициент степени консолидации;

                k             - коэффициент фильтрации;

                e              - коэффициент пористости грунта в естественном состоянии;

                 t₀           - время возведения сооружения;

                a             - коэффициент уплотнения;

                g_w           - удельный вес воды;

                h₀           - расчетная толщина консолидируемого слоя, принимаемая для сооружения с ши-                   риной подошвы b, на части которой b_d   расположен дренаж, равной:

 

а) для однослойного основания:

при наличии водоупора, залегающего на глубине h₁   (h₁ £H_C; H_C - см. п. 7.9),

                                                                      (7)

при залегании в основании дренирующего слоя на глубине h₁   (h₁ £H_C)

                                                                      (8)

б) для двухслойного основания с толщинами слоев h₁  и h₂   :

при наличии водоупора и при  k₁@k₂     (h₁ + h₂ £H_C)

                                                              (9)

при наличии дренирующего слоя на глубине h₁ + h₂  (h₁ + h₂ £H_C)

                                                            (10)

 

П р и м е ч а н и е. Указания настоящего пункта не распространяются на случаи, когда особенности конструкции сооружения и геологического строения основания, а также распределение нагрузок предопределяют глубинный сдвиг.

 

3.6. При расчете устойчивости сооружения по схеме плоского сдвига за расчетную поверхность сдвига следует принимать:

при плоской подошве сооружения -плоскость опирания сооружения на основание с обязательной проверкой устойчивости по горизонтальной плоскости сдвига, проходящей через верховой край подошвы;

при наличии в подошве сооружения верхового и низового зубьев: при глубине заложения верхового зуба, равной или большей низового, -плоскость, проходящую через подошву зубьев, а также горизонтальную плоскость, проходящую по подошве верхового зуба; при глубине заложения низового зуба более глубины заложения  верхового зуба -горизонтальную плоскость, проходящую по подошве верхового зуба (при этом все силы следует относить к указанной плоскости, за исключением пассивного давления грунта со стороны нижнего бьефа, которое надлежит определять по всей глубине низового зуба) ;

при наличии в основании сооружения каменной постели -плоскости, проходящие по контакту сооружения с постелью и постели с грунтом; при наличии у каменной постели заглубления в грунт следует рассматривать также наклонные плоскости или ломанные поверхности, проходящие через постель.

3.7. При расчете устойчивости сооружений по схеме плоского сдвига (без поворота) при горизонтальной плоскости сдвига R = R_pl и F   в условии (3) следует по формулам:

 

                                                          (11)

 

                                                                                    (12)

                где          R _pl          - расчетное значение предельного сопротивления при плоском сдвиге;

                               p             - сумма вертикальных составляющих расчетных нагрузок давле-                                                               ния(включая противодавление);

                                tgj_I,c_I    - характеристики грунта по расчетной поверхности сдвига, определяемые                                  по указаниям разд. 2;

                                        - коэффициент условий работы, учитывающий зависимость реактивного                   давления грунта с низовой   стороны сооружения от горизонтального сме-                            щения сооружения при потере им устойчивости, принимаемый по результа-                           там экспериментальных исследований; при их отсутствии значение                      следует принимать: для всех видов сооружений, кроме портовых, -0,7, для                  портовых -1;

                               E_{p, tw}       - соответственно расчетные значения горизонтальных составляющих силы                                               пассивного давления;

                               E_{a, hw}       - грунта с низовой стороны сооружения и активного давления грунта с                      верховой стороны, определяемые по указаниям СНиП-55-79; при опреде-                      лении E_{p, tw}  и E_{a, hw}  ниже уровня воды следует учитывать ее взвешивающее                           действие на грунт, а также влияние фильтрационных сил;

                               A_g           - площадь горизонтальной проекции подошвы сооружения, в пределах                      которой учитывается сцепление;

                               R_g           - горизонтальная составляющая силы сопротивления свай, анкеров и т.д.;

                               F             - расчетное значение сдвигающей силы;

                               T_hw,T_tw - суммы горизонтальных составляющих расчетных значений активных сил,                                               действующих соответственно со стороны верховой и низовой граней со-                                оружения, за исключением активного давления грунта.

 

П р и м е ч а н и я: 1. В случае наклоной плоскости сдвига при определении R _pl  и F все силы проектируются на эту плоскость и на нормаль к ней.

2. Для вертикально- и наклонно-слоистых оснований tgj_I  иc_I следует определять по обязательному приложению 5 как средневзвешенные значения характеристик грунтов всех слоев с учетом перераспределения нормальных контактных напряжений между слоями пропорционально их модулям деформации.

3. Под низовой стороной сооружения понимается та, в направлении которой проверяется возможность сдвига.

4. Для портовых сооружений I класса величины tgj_I  иc_I по контакту сооружения с каменной постелью следует определять по результатам экспериментальных исследований. Для портовых сооружений II-IV классов, а также I класса на стадии технико-экономического обоснования строительства допускается принимать по контакту сооружение -каменная наброска -tgj_I= 0,6, c_I = 0, по поверхности следует внутри каменной наброски  -tgj_I= 0,85, c_I = 0.

5. При наличии постели под сооружением пассивное давление грунта, как правило, следует определять только ниже подошвы сооружения с учетом веса вышележащего грунта.

 

3.8. В случае если расчетная сдвигающая сила F приложена с эксцентриситетом в плоскости подошвы  e_F  ³  0,05 , расчет устойчивости сооружений следует производить по схеме плоского сдвига с поворотом в плане ( l и b  - размеры сторон прямоугольной подошвы сооружения). Эксцентриситет e_F и силу предельного сопротивления сдвигу при плоском сдвиге с поворотом R _{pl, t} следует определять по указаниям, приведенным в рекомендуемом приложении 6.

3.9. Расчет устойчивости сооружений по схеме смешанного сдвига следует производить для сооружений на однородных основаниях во всех случаях, если не соблюдаются условия, приведенные в п. 3.5. При этом сопротивление основания сдвигу следует применять равным сумме сопротивлений на участках плоского сдвига и сдвига с выпором (черт. 1). Сила предельного сопротивления при расчете устойчивости сооружений по схеме смешанного сдвига  R_com   при поступательной форме сдвига определяется по формуле

 

                                                         (13)

 

                где          s_m,          - то же, что в формуле (5);

                               tgj_I, c_I

                               b₁,b₂       - расчетные значения ширины участков подошвы сооружения, на которых                                                происходит сдвиг с выпором и плоский сдвиг;

                               t_lim          - предельное касательное напряжение на участке сдвига с выпором, опре-                                 деляемое в соответствии с указаниями рекомендуемого приложения 7;

                               l              - размер  стороны  прямоугольной подошвы сооружения, перпендикуляр-                                ной сдвигающей силе.

 

 

 

 

 

 

Черт. 1. Схема к расчету несущей способности основания и устойчивости сооружения при смешанном сдвиге

 

аб- участок плоского сдвига; бе - участок сдвига с выпором; бвгдб - зона выпора

 

Значения b₁  следует определять в зависимости от s_max(с низовой стороны) по черт. 2. При эксцентриситете e_p   нормальной силы Р в сторону нижнего бьефа в формуле (13) вместоb, b₁  и b₂ следует принимать b’, b₁ ‘ и b₂ ‘(где b’= b-2e_p , аb₁ ‘=b₁); эксцентриситет в сторону верхнего бьефа в расчетах не учитывается.

Для портовых сооружений расчеты устойчивости по схеме смешанного сдвига допускается не производить.

 

 

Черт.2. Графики для определения ширины участка подошвы сооружения b_{1 ,}на котором происходит сдвиг с выпором грунта основания

 

а- для грунтов с коэффициентом сдвига tgy_I> 0,45 ;

б- то же, при tgy_I< 0,45;  s_flr- среднее нормальное напряжение в подошве  сооружений, при котором происходит разрушение основания от одной вертикальной нагрузки (s_flr  определяется по рекомендуемому приложению 5;  s_cr  = N₀bg_I).

 

3.10. При смешанном сдвиге с поворотом в плане предельная сдвигающая сила принимается равной    a_tR_com, где a_t- коэфициент, определяемый по указаниям рекомендуемого приложения 6, R_com - то же, что в формуле (13).

3.11. Расчет устойчивости сооружений по схеме глубинного сдвига следует производить:

а) для всех типов сооружений, несущих только вертикальную нагрузку, а для портовых сооружений - независимо от характера нагрузок;

б) при невыполнении требований п. 3.5 для сооружений, несущих вертикальную и горизонтальную нагрузки и расположенных на неоднородных основаниях.

3.12. Расчет устойчивости гравитационных сооружений (кроме портовых) по схеме глубинного сдвига допускается производить по рекомендуемому приложению 7.

Расчет устойчивости портовых сооружений, как правило, следует производить двумя методами, исходя из поступательного перемещения сдвигаемого массива грунта вместе с сооружением по ломаным плоскостям сдвига и из вращательного их перемещения по круглоцилиндрической поверхности сдвига в соответствии с рекомендуемым приложением 8, а при специальном обосновании -одним из указанных методов.

При использовании обоих методов определяющими являются результаты расчета устойчивости по тому методу, по которому условие (3) показывает меньшую надежность сооружения.

3.13. При расчете устойчивости сооружений на основаниях, сложенных пылевато-глинистыми грунтами со степенью влажности S_r  ³0,85 и коэффициентом степени консолидации c_u< 4 (см. п. 3.5), следует принимать характеристики грунта tgj_Iи c_I , соответствующие его степени консолидации, или вводить в расчет поровое давление (определяемое экспериментальным или расчетным путем) при характеристиках грунта, соответствующих его стабилизированному состоянию.

 

 

РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ СООРУЖЕНИЙ

 НА СКАЛЬНЫХ ОСНОВАНИЯХ

 

3.14. Расчеты устойчивости сооружений на скальных основаниях, скальных откосов и склонов следует выполнять по схеме сдвига по плоским или ломаным расчетным поверхностям. Для бетонных и железобетонных сооружений на скальных основаниях следует также рассматривать схему предельного поворота (опрокидывания) с разрушением основания под низовой гранью сооружения. При этом определяющими являются результаты расчета по той схеме, которая по условию (3) показывает меньшую надежность сооружения (откоса, склона).

При плоской расчетной поверхности сдвига следует учитывать две возможные схемы нарушения устойчивости:

поступательный сдвиг;

сдвиг с поворотом в плане.

При ломаной расчетной поверхности сдвига следует учитывать три возможные расчетные схемы:

сдвиг вдоль ребер ломаной поверхности (продольной);

сдвиг поперек ребер ломаной поверхности (поперечный);

сдвиг под углом к ребрам ломаной поверхности сдвига (косой).

Выбор схемы нарушения устойчивости сооружения или откоса (склона) и определение расчетных поверхностей сдвига следует производить, используя данные анализа инженерно-геологических структурных моделей, отражающих основные элементы трещиноватости скального массива (ориентировку, протяженность, мощность, шероховатость трещин, их частоту и.д.) и наличие ослабленных прослоек и областей.

3.15. При расчете устойчивости сооружений и скальных откосов (склонов) по схеме поступательного и продольного сдвигов величины, входящие в условие (3), необходимо определять по формулам:

 

                                            F=T   ;                                                                            (14)

                                                        (15)

                где          F,R          - то же, что в формуле (3);

                               T            - активная сдвигающая сила (проекция равнодействующей расчетной на-                                  грузки на направление сдвига);

                               P_i            - равнодействующая нормальных напряжений (сил), возникающих на i-м                                  участке поверхности сдвига от расчетных нагрузок;

                               R_g            - сила сопротивления, ориентированная против направления сдвига, воз-                                   никающая от анкерных усилий и т.д.;

                               n             - число участков поверхности сдвига, назначаемое с учетом неоднород-                                    ности основания по прочностным и деформационным свойствам;

                               tgj_I,II,i,   - расчетные значения характеристик скальных грунтов для i-го участка рас-                                             четной c_I,II,i поверхности сдвига, определяемые в соответствии с требова-                                      ниями п. 2.16;

                               A_i            - площадь i-го участка расчетной поверхности сдвига;

                               E_d           - расчетная сила сопротивления упорного массива (обратной засыпки),                                      определяемая по указаниям п. 3.16.

3.16. Расчетное значение силы сопротивления упорного массива или обратных засыпок следует определять по формуле

                                                            E_d   = g`_c E_{p,d   ,}                                     (16)

 

где   E_p,d    -  расчетное значение силы пассивного сопротивления.

Для обратных засыпок и упорных массивов без выраженных поверхностей ослабления E_p,d  определяется по указаниям СНиП II-55-79. Для упорного массива, содержащего поверхности ослабления, по которым данный массив может быть сдвинут, значение E_p,d следует определять без учета характеристик  tgj и c по упорной грани по формуле

                                             (17)

где  Q    -   вес призмы выпора;

        A     -   площадь поверхности сдвига призмы выпора;

         a   -   угол наклона поверхности сдвига (плоскости ослабления)  призмы выпора к го                    ризонту;

    tgj_I,II  - расчетные значения характеристик грунтов по поверхности сдвига (выпора);

     c_I,II

       g_c^’     - коэффициент условий работы, принимаемый в зависимости от соотношения моду                 лей деформации грунта упорного массива (обратной засыпки) E_s  и основания E_f  :

 

           при    0,8             g_c^’=0,7;

           при    0,1           ;

 

           при 0,8 >    > 0,1   g_c^’определяется линейной интерполяцией;

 E_r - давление покоя, определяемое по формуле

 

                                                                  (18)

 

где   g- удельный вес грунта упорного массива;

        n- коэффициент поперечной деформации грунта упорного массива;

        h - высота упора на контакте с сооружением или откосом.

 

П р и м е ч а н и я : 1. Сопротивление упорного массива следует учитывать только в случае обеспечения плотного контакта сооружения или откоса с упорным массивом.

2. Сила  E_p,d    принимается горизонтальной независимо от наклона упорной грани массива.

 

3.17. При расчете устойчивости сооружений и скальных откосов (склонов) по схеме сдвига с поворотом в плане следует учитывать возможное уменьшение сопротивления сдвигу  R против значений сил, устанавливаемых в предположении поступательного движения. При этом корректировку значений R  допускается производить в соответствии с требованиями рекомендуемого приложения 6.

3.18. Расчеты устойчивости сооружений и скальных откосов (склонов) по схеме поперечного сдвига следует производить, как правило, расчленяя призму обрушения (сдвига) на взаимодействующие элементы.

Расчленение  призмы обрушения (сдвига) на элементы производится в соответствии с характером поверхности сдвига, структурой скального массива призмы и распределением действующих на нее сил. В пределах каждого элемента по поверхности сдвига характеристики прочности скального грунта принимаются постоянными.

Выбор направлений расчленения призмы обрушения на элементы и расчетного метода следует производить с учетом геологического строения массива. При наличии пересекающих призму обрушения (сдвига) поверхностей ослабления, по которым возможно достижение предельного равновесия призмы, плоскости раздела между элементами следует располагать по этим поверхностям ослабления.

3.19. Расчеты устойчивости по схеме косого сдвига следует выполнять в тех случаях, когда направление смещения массива не совпадает с направлением ребра  (ребер)  пересечения плоскостей сдвига, например, при расчетах устойчивости береговых упоров арочных плотин и подобных массивов.

3.20. При расчетах устойчивости бетонных сооружений по схеме предельного поворота (опрокидывания) следует проверять возможность потери бетонным сооружением устойчивости вследствие нарушения прочности основания на смятие под низовой гранью сооружения при его повороте или наклоне, вызванном действием опрокидывающих сил. При этом необходимо выполнять условие

                                                                               (19)

где    M_t, M_r  -  суммы моментов сил, стремящихся опрокинуть и удержать сооружение, определяемые в соответствии с методом, изложенным в рекомендуемом приложении 4;

                 g_c   -  коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0;

          g_lc  ,g_n    -  то же, что в формуле (3).

3.21. Для оценки устойчивости сооружений на скальных основаниях и скальных откосов, относимых к I классу, при сложных инженерно-геологических условиях в дополнение к расчету, как правило, следует проводить исследования на моделях.

 

 

 

 

4. ФИЛЬТРАЦИОННЫЕ РАСЧЕТЫ ОСНОВАНИЙ

 

4.1. При проектировании основания гидротехнического сооружения необходимо обеспечивать фильтрационную прочность грунтов основания, устанавливать допустимые по технико-экономическим показателям фильтрационные расходы и противодавление фильтрующейся воды на подошву сооружения. При этом также надлежит определять:

форму свободной поверхности фильтрационного потока (депрессионной поверхности) и местоположения участков его высачивания;

распределение напора фильтрационного потока главным образом вдоль подземного контура сооружения, на участках его разгрузки и в местах сопряжения грунтов, отличающихся фильтрационными свойствами и структурой порового пространства;

фильтрационный расход на характерных участках основания;

силовое воздействие фильтрационного потока на массив грунта основания;

общую и местную фильтрационную прочность грунтов в основании, причем общую фильтрационную прочность следует оценивать лишь для нескальных грунтов основания, а местную - для всех классов грунтов.

4.2. Характеристики фильтрационного потока следует определять путем его моделирования на физических или математических фильтрационных моделях основания с использованием, как правило, моделей (схем)  основания, отражающих геологическую структуру грунтового массива, с выделением наиболее характерных по водопроницаемости и суффозионной устойчивости грунтов областей, которые попадают в активную область фильтрационного потока. Границы этих областей следует определять предварительными расчетами, исходя из намеченных размеров и конфигурации подземного контура сооружения.

4.3. Критерием обеспечения общей фильтрационной прочности нескального основания является условие

                                                                                 (20)

где    I_{cr, m}    -   расчетное значение осредненного критического градиента напора, принимаемое по п. 2.12;

               g_n   -   коэффициент надежности по степени ответственности сооружения, принимаемый по п. 3.1.

 

Значение I_{est, m}  для оснований сооружений I и II классов следует определять по методу удлиненной контурной линии. В отдельных случаях значения I_{est, m}  допускается определять и другими приближенными методами.

4.4. Местную фильтрационную прочность нескального основания необходимо определять только в следующих областях основания:

в области выхода (разгрузки) фильтрационного потока из толщи основания в нижний бьеф, дренажное устройство и т. п.,

в прослойках суффозионно-неустойчивых грунтов;

в местах с большим падением напора фильтрационного потока, например, при обтекании подземных преград;

на участках контакта грунтов с существенно разными фильтрационными свойствами и структурой.

Критерием обеспечения местной фильтрационной прочности нескального основания является условие

                                                                                            (21)

где        I_est - местный градиент напора в рассматриваемой области основания, определяемый мето-        

                     дами, указанными в п. 4.2;

            I_cr   - местный критический градиент напора, определяемый по п. 2.12.

4.5. Критериями обеспечения местной фильтрационной прочности скальных оснований являются условие (21), в котором  I_cr  заменяется на  I_{cr, j,}   и условие

                                                                    (22)

где          u_{est, j}        - сpедняя скоpость движения воды в тpещинах массива основания;

                u_{est, m}       - скоpость фильтpации воды в массиве в напpавлении пpостиpания выделенной                       системы тpещин;

                 n_j                  - pасчетная пустотность массива, опpеделяемая наличием в нем полых тpещин той                  же системы пpи довеpительной веpоятности их pаскpытия 0,95;

                u_{cr, j}        - кpитическая скоpость движения воды в тpещинах, опpеделяемая по п. 2.20;

                 I_{cr, j}        - кpитический гpадиент напоpа в напpавлении пpостиpания pассматpиваемой си-                      стемы тpещин, опpеделяемый по п. 2.20.

4.6. Пpоектиpование подземного контуpа напоpных сооpужений должно выполняться в соответствии с тpебованиями СНиП 2.06.05-84 и СНиП 2.06.06-85. Пpи выбоpе системы дpенажа и пpотивофильтационных устpойств в основании пpоектиpуемого сооpужения необходимо также учитывать условия его эксплуатации, инженеpно-геологические условия и тpебования по охpане окpужающей сpеды в части подтопления, заболачивания пpилегающей теppитоpии, активизации каpстово-суффозионных пpоцессов и т.п.

4.7. Пpи пpоектиpовании пpотивофильтpационной завесы в нескальном основании следует пpинимать следующие кpитические гpадиенты напоpа:

в инъекционной завесе в гpавийных и галечниковых гpунтах - 7,5; в песках кpупных и сpедней кpупности - 0,6 и в мелких песках - 4,0;

в завесе, сооpужаемой способом "стена в гpунте" в гpунтах с коэффициентами фильтpации до 200 м/сут, в зависимости от матеpиала и длительности ее эксплуатации - по табл.6.

 

                                                                    Т а б л и ц а 6

 

Материал  завесы	Критический градиент напора в завесе Icr
Бетон Глиноцементный раствор Комовая глина Заглинизированный грунт	180 125 40 25

 

              П p и м е ч а н и е. Для вpеменных завес кpи-

      тические гpадиенты напоpа допускается увеличи-

вать на 25 %.

4.8. Пpи пpоектиpовании пpотивофильтpационной (цементационной) завесы в скальном основании следует пpинимать кpитический гpадиент напоpа I_cr в завесе в зависимости от удельного водопоглощения в пpеделах завесы q_c  по табл.7.

В случае, когда завеса (одна или в сочетании с дpугими пpотивофильтpационными устpойствами) также защищает от выщелачивания содеpжащиеся в основании pаствоpимые гpунты, допустимое удельное водопоглощение следует обосновывать pасчетами и экспеpиментальными исследованиями.

Пpоницаемость пpотивофильтpационной завесы должна быть ниже пpоницаемости гpунта основания не менее чем в 10 pаз.

 

                                                                    Т а б л и ц а  7

 

Удельное водопоглощение скального грунта в завесе qc, л/ (мин·м3)	Критический градиент напора в завесе Icr
Менее 0,01 0,01 - 0,05 0,05 - 0,1	35 25 15

 

4.9. Для пpедотвpащения выпоpа гpунта на участках, где фильтpационный поток с гpадиентами напоpа, близкими к единице, выходит на повеpхность основания, в пpоекте необходимо пpедусматpивать пpоницаемую пpигpузку или pазгpузочный дpенаж. Матеpиал пpигpузки должен подбиpаться по пpинципу обpатного фильтpа для защиты гpунта основания от контактной суффозии.

Для изотpопно-пpоницаемого и одноpодного основания необходимая толщина пpигpузки (пpи отсутствии давления на нее свеpху) опpеделяется по фоpмуле

                                                                                              (23)

 

                где          h                             -  pазность пьезометpических уpовней для pасчетной глубины z в                                                              толще основания и для повеpхности гpунта основания (z соответ-                                                          ствует заглублению низового шпунта или зуба);

                               g_{d, up}  ,g_{d’, up}             -  удельный вес гpунта и пpигpузки с учетом взвешивающего дей-                                                             ствия воды;

                               g_w                                           - удельный вес воды;

                               g_n                             - коэффициент надежности по степени ответственности сооpуже-                                                ния, пpинимаемый по п. 3.1.

 

5. РАСЧЕТ МЕСТНОЙ ПРОЧНОСТИ

 СКАЛЬНЫХ ОСНОВАНИЙ

 

5.1. Расчет местной пpочности скальных оснований гидpотехнических сооpужений следует пpоизводить для установления необходимости pазpаботки меpопpиятий, пpедотвpащающих возможное наpушение пpотивофильтpационных устpойств, для учета пpи pазpаботке меpопpиятий по повышению пpочности и устойчивости сооpужений и для учета достижения пpедела местной пpочности пpи pасчетах напpяженно-дефоpмиpованного состояния сооpужения и основания.

Расчет местной пpочности следует пpоизводить по пpедельным состояниям втоpой гpуппы только для оснований сооpужений I класса пpи основном сочетании нагpузок.

5.2. Пpовеpку местной пpочности скальных оснований следует пpоизводить по pасчетным площадкам:

а) совпадающим с плоскостями, пpиуpоченными к тpещинам в массиве;

б) совпадающим с плоскостью, пpиуpоченной к контакту сооpужение-основание;

в) не совпадающим с плоскостями, пpиуpоченными к тpещинам и к контакту сооpужение-основание.

5.3. Кpитеpиями обеспечения местной пpочности по площадкам, указанным в подпунктах "а" и "б" п. 5.2, являются условия:

                                                         s_j> R_t,m,II                                                                                              (24)

 

                                 (25)

 

                где          q_j            - отношение пpедельных касательных напpяжений на pасчетной площадке                                                к эксплуатационным;

                               s_j,t_j       - соответственно ноpмальное и касательное напpяжения на pасчетной пло-                                щадке, пpиуpоченной к  плоскости тpещины (контакта), от ноpмативных                                             нагpузок в pасчетном сочетании (сжимающим напpяжениям соответствует                                       знак "плюс");

                               s_{1  ,}s₃          - соответственно максимальное и минимальное главные напpяжения от тех                                              же нагpузок;

                               b_j            -  остpый угол между pасчетной площадкой, пpиуpоченной к тpешине                                        (контакту), и напpавление главного напpяжения s₁       ;

                               tgj_j,II      - pасчетные хаpактеpистики для pасчетных площадок, пpиуpоченных к                                      тpещинам (контакту),c_j,II     опpеделяемые в соответствии с тpебованиями п.                                            2.16;

                               R_{t, m, II}     - pасчетное значение пpедела пpочности массива скального гpунта на од-                                   ноосное pастяжение, опpеделяемое в соответствии с тpебованиями п. 2.14.

5.4. Кpитеpиями обеспечения местной пpочности по площадкам, указанным в п. 5.2в, являются условия:

                                                            s_3>R_{t, m, II} ;                                                                    (26)

 

                             (27)

 

где   tgj_m,II-   pасчетные хаpактеpистики для pасчетных площадок, не пpиуpоченных к тpещинам и контакту c_m,II            сооpужение-основание, опpеделяемые в соответствии с тpебованиями п. 2.16.

В случаях, если связь между касательными  t_m  и ноpмальными   s_m   напpяжениями на pасчетных площадках, не пpиуpоченных к тpещинам и контакту, пpи опpеделении  tgj_m,II иc_m,II  описывается единой линейной зависимостью с большой погpешностью, необходимо учитывать возможную нелинейность этой связи путем кусочно-линейной аппpоксимации или использованием нелинейных зависимостей, напpимеp, в виде квадpатичной паpаболы  . Пpи использовании квадpатичной паpаболы вместо условия (27) должно выполняться условие

                                                                                  (28)

Пpи этом паpаметpы c  и  zдолжны опpеделяться путем обpаботки экспеpиментальных данных методом наименьших сpеднеквадpатичных отклонений.

5.5. Условия (24) и (26) следует выполнять во всех указанных в п. 5.1 случаях, а условия (25) и (27) [или (28)] - в этих же случаях, но только пpи   s₃< 0. Если   s₃  > 0, то условия (25) и (27) [или (28)] следует выполнять лишь пpи оценках пpочности основания, пpоизводимых пpи pасчетах напpяженно-дефоpмиpованного состояния основания, и пpи pазpаботке меpопpиятий по повышению пpочности и устойчивости сооpужения.

Пpи оценке надежности пpотивофильтpационных устpойств (если  s₃< 0) пpовеpка выполнения условия (25) для площадок, совпадающих с плоскостью завес, не пpоизводится.

Пpи невыполнении условий местной пpочности в пpеделах цементационной завесы должны быть выполнены фильтpационные pасчеты в соответствии с тpебованиями pазд. 4 с учетом изменений фильтpационного pежима.

5.6. Пpи опpеделении напpяжений  s_j ,t_j, s₁  иs₃в условиях (24) - (28) следует пpименять вычислительные и экспеpиментальные методы механики сплошной сpеды и геомеханики.

Допускается pассматpивать основание совместно с сооpужением как систему линейно-дефоpмиpуемых тел, на контакте между котоpыми выполняются условия pавновесия и pавенства пеpемещений.

Пpи обосновании допускается схематизация системы сооpужение - основание, позволяющая pешать плоскую задачу теоpии упpугости пpименительно к одному или к нескольким плоским сечениям. Пpи этом повеpхность основания может быть пpинята плоской, а тело основания - одноpодным либо состоящим из некотоpого числа одноpодных областей, либо имеющим непpеpывно изменяющиеся хаpактеpистики. Пpи необходимости следует учитывать естественный pельеф повеpхности основания, пpостpанственный хаpактеp pаботы системы сооpужение - основание, а также детализиpовать pаспpеделение механических хаpактеpистик основания.

Если пpи опpеделении напpяжений (пpи указанных пpедпосылках) в некотоpых областях основания одно (или несколько) из условий (24) - (28) не выполняется, то следует, как пpавило, пpоизводить уточнение pешения задачи. Такое уточнение следует выполнять с использованием нелинейной зависимости между напpяжениями и дефоpмациями или путем изменения геометpии сечения за счет исключения из pассмотpения указанных областей.

 

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНТАКТНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

 

6.1. Контактные напряжения (нормальные и касательные напряжения по контакту сооружение - основание) необходимо определять для использования их в расчетах прочности конструкций и сооружений, а также в расчетах оснований по несущей способности и деформациям.

При определении контактных напряжений необходимо учитывать конструктивные особенности сооружения, последовательность возведения и вид основания.

В целях уменьшения расчетных усилий в конструкциях или в элементах сооружения при проектировании следует рассматривать возможность  создания оптимального распределения контактных напряжений, предусматривая устройство выступов на контактных поверхностях сооружений, уплотнение отдельных зон основания и соответствующую последовательность возведения сооружения.

 

П р и м е ч а н и е. Напряжения на контакте грунта с ограждающими конструкциями определяются по СНиП II-55-79.

 

6.2. Для сооружений на скальных основаниях контактные напряжения следует определять методом внецентренного сжатия, а в необходимых случаях для сооружений I и II классов - по результатам расчетов напряженного состояния системы сооружение - основание с использованием методов механики сплошных сред.

Для сооружений на нескальных основаниях контактные напряжения следует определять в соответствии с требованием пп. 6.3-6.11.

6.3 При определении контактных напряжений для сооружений на нескальных основаниях следует учитывать показатель гибкости сооружения  t_fl  , определяемый:

а) при расчете сооружения по схеме плоской деформации:

в направлении длины сооружения

                                                                        (29)

в направлении ширины сооружения

                                      (30)

б) при расчете сооружения по схеме пространственной задачи

 

                          (31)

 

В формулах (29) - (31):

                n,n₁        -  коэффициенты Пуассона соответственно грунта основания и материала сооруже-                 ния;

                E, E₁            - модули соответственно деформации грунта основания и упругости материала                        сооружения;

                b, l           -  соответственно ширина и длина подошвы сооружения;

                I_x,I_y             -  моменты инерции расчетных сечений сооружений;

                d              -   ширина расчетного элемента по длине подошвы сооружения, принимаемая d  = 1                                м;

                D            -   цилиндрическая жесткость фундаментной плиты сооружения.

В случаях, когда коэффициент гибкости t_fl1 < 1, контактные напряжения следует определять как для абсолютно жестких сооружений. При t_fl2 > 1 (t_fl1 <4b/l ) контактные напряжения определяются с учетом гибкости сооружений.

 

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНТАКТНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

 ДЛЯ СООРУЖЕНИЙ НА ОДНОРОДНЫХ

НЕСКАЛЬНЫХ ОСНОВАНИЯХ

 

 

6.4. Для жестких сооружений I и II классов, раcсчитываемых по схеме плоской деформации, нормальные контактные напряжения, как правило, следует определять методами механики сплошной среды (линейной или нелинейной теории упругости, теории пластичности). При обосновании эти напряжения для сооружений I и II классов допускается, а для сооружений III и IV классов следует определять методом внецентренного сжатия по рекомендуемому приложению 9 или методом коэффициента постели, а для песчаных оснований с относительной плотностью грунта   - методом экспериментальных эпюр по обязательному приложению 10.

 

П р и м е ч а н и я: 1. При применении методов теории упругости и теории пластичности допускается принимать основание в виде сжимаемого слоя конечной толщины, равной для песчаных грунтов 0,3b, для глинистых грунтов 0,5b (b - ширина подошвы сооружения). Толщину сжимаемого слоя допускается уточнять при наличии экспериментальных данных.

2. При получении на участке подошвы сооружения растягивающих контактных напряжений этот участок должен быть исключен из расчетной контактной поверхности, а на оставшейся части контактные напряжения должны быть пересчитаны.

 

6.5. Для расчетов прочности гидротехнических сооружений эпюры контактных напряжений следует определять по методам механики сплошной среды, внецентренного сжатия, коэффициента постели и экспериментальных эпюр. Если полученные при этом изгибающие моменты имеют разные знаки, то при расчетах моменты уменьшаются на 10 % суммы их максимальных абсолютных значений, а если одинаковые знаки, то больший изгибающий момент уменьшается на 10 % разности этих значений.

6.6. При определении контактных напряжений с учетом гибкости сооружений допускается применять метод коэффициента постели, а также решения упругих и упругопластичных задач. При этом сооружение в зависимости от его схемы рассматривается как плоская или пространственная конструкция (балка, плита, рама и т. д.). Гибкость элементов конструкции следует определять с учетом возможности образования трещин в соответствии с требованиями СНиП II-56-77.

 

П р и м е ч а н и я: 1. При расчете сложных пространственных сооружений (зданий ГЭС, голов шлюзов и др.) вместо решения пространственной задачи допускается использовать решения плоской задачи, рассматривая независимо два взаимно перпендикулярных направления.   

2. Расчет сооружений в направлении их ширины при наличии в них участков различной гибкости следует производить с учетом ее переменности.

 

6.7. Касательные контактные напряжения, возникающие при действии сдвигающих сил, следует определять методами, указанными в п. 6.4.

При применении методов коэффициента постели и внецентренного сжатия касательные напряжения могут приниматься равномерно распределенными.

Касательные напряжения, обусловленные действием вертикальных сил, при расчетах прочности сооружений, как правило, не учитываются.

 

П р и м е ч а н и е . При получении на участке подошвы сооружения касательных напряжений, превышающих предельные t_lim  = st g j+c  , они должны быть равными предельным, а на остальных участках они должны быть пересчитаны.

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНТАКТНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

 ДЛЯ СООРУЖЕНИЙ НА НЕОДНОРОДНЫХ

НЕСКАЛЬНЫХ ОСНОВАНИЯХ

 

6.8. Нормальные контактные напряжения, действующие по подошве сооружений на неоднородных основаниях, определяются теми же методами, что и для однородных оснований, по указаниям п. 6.4. При использовании методов теории упругости и теории пластичности неоднородность грунтов учитывается назначением соответствующих расчетных характеристик деформируемости и прочности для различных областей основания.

При определении контактных напряжений методом внецентренного сжатия учет неоднородности основания следует производить в соответствии с требованием пп. 6.9 и 6.10, а в случае использования методов коэффициента постели и экспериментальных эпюр - в соответствии с требованиями п.6.11.

6.9. При неоднородных основаниях с вертикальными и крутопадающими слоями в расчетах контактных напряжений могут быть использованы:

а) методы механики сплошной среды, в том числе численные методы решения задач;

б) приближенные методы, в которых контактные напряжения следует принимать пропорциональными модулями деформации грунта каждого слоя в зависимости от их размеров и эксцентриситета приложения нагрузки с использованием методики, изложенной в обязательном приложении 5. В пределах каждого слоя распределение контактных напряжений принимается линейным.

6.10. При наличии в основании слоев переменной толщины или при наклонном залегании слоев в расчетах контактных напряжений используют:

а) методы механики сплошной среды, в том числе численные методы;

б) приближенные методы, основанные на приведении расчетной схемы основания со слоями переменной толщины или при наклонном залегании слоев к схеме условного основания с вертикально расположенными слоями.

При горизонтальном расположении слоев грунта постоянной толщины неоднородность основания может не учитываться.

6.11. При определении нормальных контактных напряжений методами экспериментальных эпюр и коэффициента постели учет неоднородности основания постели следует производить путем сложения ординат эпюр, определенных в предположении однородных оснований по пп. 6.4 и 6.6, с ординатами дополнительной эпюры.

Ординаты дополнительной эпюры следует принимать равными разности ординат эпюр, построенных по методу внецентренного сжатия для случаев неоднородного и однородного оснований.

 

7. РАСЧЕТ ПО ДЕФОРМАЦИЯМ

 ОСНОВАНИЙ СООРУЖЕНИЙ И ПЛОТИН

ИЗ ГРУНТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

 

7.1. Расчет оснований  сооружений и плотин из грунтовых материалов по деформациям необходимо производить с целью выбора конструкций систем сооружение-основание, перемещение которых (осадки, горизонтальные перемещения, крены, повороты вокруг горизонтальной оси и пр.) ограничены пределами, гарантирующими нормальные условия эксплуатации сооружения в целом или его отдельных частей и обеспечивающими требуемую долговечность. При этом прочность и трещиностойкость конструкции должны быть подтверждены расчетом, учитывающим усилия, которые возникают при взаимодействии сооружения с основанием.

Расчет по деформациям должен производиться на основные сочетания нагрузок с учетом характера их действия в процессе строительства и эксплуатации сооружения (последовательности и скорости возведения сооружения, графика наполнения водохранилища и т. д.).

Перемещения оснований сооружений, происходящие в процессе строительства, допускается не учитывать, если они не влияют на эксплуатационную пригодность сооружения.

7.2. Расчет по деформациям производится исходя из условия

 

                                                       S £S_u’                        (32)

 

где   S - совместная деформация основания и сооружения (осадки s, горизонтальные перемещения и, крены i,

             повороты вокруг вертикальной оси и др.), определяемая расчетом по указаниям пп. 7.7, 7.8, 7.11 - 7.14;

       S_u - предельное значение совместной деформации основания и сооружения, устанавливаемое по    

              указаниям п. 7.3.

В случаях, оговоренных соответствующими нормами проектирования сооружений, допускается не производить проверку деформаций по формуле (32), если средние значения давления под подошвы не превышают расчетного сопротивления грунта основания R, определенного по СНиП 2.02.01-83 с учетом в необходимых случаях дополнительных коэффициентов условий работы.

7.3. Предельные значения совместной деформации основания и сооружения устанавливаются соответствующими нормами проектирования сооружений, правилами технической эксплуатации оборудования или заданием на проектирование исходя из необходимости соблюдения:

технологических требований к деформациям сооружения, включая требования к нормальной эксплуатации оборудования;

требований к прочности, устойчивости и трещиностойкости конструкций, включая общую устойчивость сооружения.

При назначении  S_u   необходимо учитывать допускаемую разность перемещений секций и частей сооружений, не приводящую к нарушению нормальной работы межсекционных швов, возможность перелива воды через гребень плотины и нарушения нормальной эксплуатации,  связанных с сооружением коммуникаций и т. п.

7.4. Расчеты совместных деформаций следует производить для условий пространственной задачи. Для сооружений, длина которых превышает ширину более чем в 3 раза, расчеты допускается производить для условий плоской деформации. В случае, когда ширина сооружения превышает толщину сжимаемой толщи  H_c, определенную по указаниям п. 7.9, в 2 раза и более, допускается расчет осадок производить для условий одномерной (компрессионной) задачи.

7.5. При расчете по деформациям следует определять для грунтов всех категорий конечные (стабилизированные) перемещения, соответствующие завершенному процессу деформирования грунтов основания, а для глинистых грунтов, - кроме того, значения нестабилизированных перемещений, соответствующих незавершенному процессу деформирования (при коэффициенте степени консолидации    < 4) и перемещений, обусловленных ползучестью грунтов основания.

 

П р и м е ч а н и е. При сложном геологическом строении основания ( наклонная слоистость, наличие линз, изменение характеристик деформируемости грунта по глубине и в плане и пр.), при неравномерном нагружении гибкого сооружения и в других случаях, усложняющих расчет, рекомендуется использовать численные методы решения [ например, метод конечных элементов (МКЭ)].

При расчете сооружений III и IV классов допускается осреднение характеристик деформируемости грунта.

 

7.6. При расчете деформаций основания с использованием расчетных схем, не учитывающих образование и развитие пластических деформаций, среднее давление под подошвой сооружения p не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, определенного по указаниям СНиП 2.02.01-83.

 

РАСЧЕТ ОСАДОК СООРУЖЕНИЙ

 НА НЕСКАЛЬНЫХ ОСНОВАНИЯХ

 

7.7. Конечную осадку сооружений s, расположенных на нескальных основаниях, при среднем давлении под подошвой сооружений p, меньшем расчетного сопротивления грунта основания R, следует определять по методу послойного суммирования в пределах сжимаемого слоя  H_c (см. п. 7.9) по формуле

                                                       (33)

                где          s_{z, p, i}            - дополнительное   вертикальное    нормальное напряжение в середине i-го                                               слоя на глубине z_i   основания от нагрузок и пригрузок (соседние сооруже-                                 ния, обратные засыпки и пр.) по вертикали, проходящей через центр подо-                                      швы сооружения, определяемое в соответствии с указаниями обязательно-                                              го приложения 11;

                               s_{z, g‘, i}      - напряжение в середине i-го слоя на глубине z от бытового давления на                                    отметке подошвы фундамента;

                               g‘             - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента;

                               h_i            - толщина i-го слоя грунта;

                               E_p,i          - модуль деформации i-го слоя грунта, определяемый по первичной ветви                                                компрессионной кривой в соответствии с указаниями обязательного при-                                              ложения 3;

                               E_s,i          - модуль деформации i-го слоя грунта, определяемый аналогично по вто-                                 ричной ветви компрессионной кривой;

                               n             - число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания H_c  .

 

П р и м е ч а н и е. При определении осадки верха (а также засыпки пазух) сооружений следует учитывать кроме осадки основания ( включающей осадку от нагрузки в пределах ширины сооружения и пригрузки на основание вне ее) осадку от уплотнения и сомоуплотнения насыпного грунта в основании и телесооружения, а также от суффозии, оттаивания мерзлых грунтов и пр., определяемые по СНиП 2.02.01-83 и нормам проектирования соответствующих сооружений.

 

7.8. При среднем давлении под подошвой сооружения p, большем расчетного сопротивления грунта основания R, осадку следует определять численными методами, учитывающими упругопластический характер деформирования грунтов, пространственное напряженное состояние, последовательность возведения сооружения. Для приближенных расчетов осадку допускается определять в соответствии с указаниями рекомендуемого приложения 12.

7.9. Расчетная глубина сжимаемого слоя основания H_с   определяется: при ширине подошвы сооружения b < 20м - по СНиП 2.02.01-83; при b > 20м - из условия равенства на нижней границе слоя вертикальных напряжений от внешней нагрузки  s_{z, p}половине вертикальных напряжений от собственного веса грунта  s_{z, g}с учетом фильтрационных сил и взвешивающего действия воды ниже уровня подземных вод. При расположении нижней границы слоя в грунте с E < 5 МПа (50 кгс/см²) или при залегании такого грунта непосредственно ниже этой границы он включается в сжимаемую толщу. Нижнюю границу сжимаемого слоя в этом грунте следует определять исходя из условия    s_{z, p}= 0,2 s_{z, g}.

7.10. Нестабилизированная осадка   s_t   к моменту времени t определяется по формуле

                                                                              (34)

где          U₁ ,  U₂   - соответственно степень первичной и вторичной консолидации грунта;

                d_crp,        - параметры ползучести грунта, которые как правило, должны определяться по                       результатам;

                d_1,crp        -компрессионных испытаний грунта по дренированной схеме;

                s             - конечная осадка, определяемая в соответствии с п. 7.7.

 

Степень первичной консолидации U₁  определяется по решениям одномерной, плоской или пространственной задач консолидации. Для сооружений III и IV классов допускается определять  U₁   согласно рекомендуемому приложению 13. В случаях,    когда   поровое    давление можно не учитывать, следует принимать

U₁  =1. Необходимость учета порового давления определяется согласно п.3.13.

Степень вторичной консолидации  U₂   определяется по решениям одномерной, плоской или пространственной задач с учетом свойств ползучести грунта. Для сооружений III и IV классов допускается определять U₂ по формуле

                                                                                                  (35)

 

РАСЧЕТ КРЕНА СООРУЖЕНИЙ

НА НЕСКАЛЬНЫХ ОСНОВАНИЯХ

 

7.11. Крен (наклон) сооружений следует определять от внецентренно приложенной нагрузки в пределах ширины сооружения, от пригрузки основания вне подошвы сооружения и от обжатия грунта засыпки в теле сооружения (для ячеистых конструкций без днища) при внецентренном приложении нагрузки.

7.12. Крен сооружений с прямоугольной подошвой, вызванный внецентренным приложением вертикальной нагрузки в пределах ширины сооружения, в случае однородного и горизонтально-слоистого основания без учета фильтрационных сил допускается определять:

а) в направлении большей стороны подошвы сооружения по формуле

                                                                      (36)

б) в направлении меньшей стороны подошвы сооружения по формуле

                                                                      (37)

где          w_l  ,w_b        - углы крена сооружения;

                k₁,k₂            - безразмерные коэффициенты, определяемые по черт. 3;

                M_l,M_b        - моменты, действующие в вертикальной плоскости, параллельной соответственно                  большей и меньшей сторонам прямоугольной подошвы;

                l,b            - соответственно длина и ширина подошвы сооружения;

                n, E _m          - коэффициент поперечной деформации и модуль деформации, определяемые в соответствии с обязательным приложением 3.

 

 

 

Черт. 3. Графики для определения коэффициентов К₁   и К₂

 

7.13. Определение крена сооружения от пригрузки основания вне подошвы сооружения следует производить по формуле

                                                                                         (38)

   где       s_A , s_B      - осадка краев подошвы сооружений A и B (черт. 4), определяемая по указаниям                      обязательного приложения 11 при  s_z,p,i   = aq  и соответственно    x_1,A = c + b  и                   x_1,B= c;

                b             - ширина сооружения;

                2c           - ширина полосы пригрузки.

Пригрузку допускается аппроксимировать прямоугольной, треугольной или трапецеидальной эпюрой в зависимости от формы засыпаемого котлована.

 

 

 

Черт. 4. Схема к определению крена сооружения от пригрузки

 

РАСЧЕТ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

СООРУЖЕНИЙ НА НЕСКАЛЬНЫХ ОСНОВАНИЯХ

 

7.14. Горизонтальные перемещения сооружений и их элементов, воспринимающих горизонтальную нагрузку (например, подпорных стен, зданий ГЭС, анкерных устройств), следует, как правило, определять методами, учитывающими развитие областей пластических деформаций (применяя в необходимых случаях теорию пластического течения).

Для сооружений III и IV классов горизонтальные перемещения допускается определять упрощенными методами по указаниям рекомендуемого приложения 14 (для конечных горизонтальных перемещений).

Допускается не производить проверку горизонтальных перемещений основания гравитационных и заанкеренных шпунтовых подпорных стен портовых гидротехнических сооружений.

7.15. Для анкерных устройств и других элементов сооружения, от перемещения которых зависят его прочность и устойчивость, расчеты горизонтальных перемещений выполняются при характеристиках грунта и нагрузках, соответствующих предельным состояниям первой группы.

7.16. Нестабилизированные горизонтальные перемещения сооружений  u_t  к моменту времени t следует определять по формуле

                                                                                         (39)

где          d_crp,        - то же, что в формуле (34);

                d_1,crp, U₂

                u             - конечное (стабилизированное) перемещение сооружения, определяемое по указа-                  ниям рекомендуемого  приложения 14.

7.17. Предельные горизонтальные перемещения сооружения  u_u    не должны быть более 0,75 u_lim , где u_lim - горизонтальное перемещение сооружения, соответствующее достижению предельного равновесия системы сооружение-основание по плоскому сдвигу и определяемое по формуле

                                                                                   (40)

где         u_lim,pl    - предельное перемещение штампа;

                 A_pl     - площадь штампа;

                  A      - площадь фундамента сооружения;

                  n_i        -  параметр, определяемый в соответствии с указаниями обязательного приложения 3.

 

РАСЧЕТ ПО ДЕФОРМАЦИЯМ ПЛОТИН

ИЗ ГРУНТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

 

7.18. Нестабилизированные осадки и горизонтальные перемещения плотин из грунтовых материалов следует определять по указаниям пп. 7.10 и 7.16. В расчетах в случае необходимости должны использоваться решения нелинейной теории упругости, теории консолидации или теории вязкопластичности. При этом необходимо учитывать зависимость проницаемости связных грунтов ядер плотин от уплотнения в процессе консолидации, водонасыщенности и других факторов.

7.19. Осадку плотины следует определять как сумму осадок ее основания и тела.

Осадки тела плотины и основания допускается определять методом послойного суммирования по расчетным вертикалям.

Деформацию грунта в каждом слое определяют по компрессионной зависимости. Коэффициент пористости для расчетного момента времени определяют в зависимости от эффективного напряжения.

Осадками и горизонтальными смещениями скального основания, как правило, пренебрегают.

7.20. Расчетами определяют:

строительные осадки  s_c   - вертикальные перемещения точек плотины к моменту завершения ее строительства;

эксплуатационные осадки s_e - дополнительные вертикальные перемещения точек плотины, происходящие с момента окончания строительства до момента завершения консолидации грунтов основания и тела плотины;

суммарная осадка   s_S    грунта тела плотины и основания.

Суммарную осадку тела плотины и основания   s_S     допускается определять методом послойного суммирования для условий одномерной задачи по указаниям рекомендуемого приложения 15.

Строительную осадку s_c  необходимо определять как разность суммарной осадки в рассматриваемом слое   s_S     на момент окончания строительства и  s_S     на  момент отсыпки этого слоя грунта.

Эксплуатационную осадку  s_e  следует определять как разность суммарной осадки s_S  на момент завершения консолидации и  s_S    на момент завершения строительства плотины.

7.21. Для расчета строительного подъема в соответствии с указаниями СНиП 2.06.05-84 необходимо определить эксплуатационную осадку гребня плотины. Для уточнения дополнительного объема грунта, укладываемого в плотину, определяют разность между суммарным сжатием грунта на момент завершения консолидации и эксплуатационной осадки точек контура плотины.

 

 

РАСЧЕТ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

 БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СООРУЖЕНИЙ

НА СКАЛЬНЫХ ОСНОВАНИЯХ

 

7.22. Расчет перемещений сооружений, возводимых на скальных основаниях, как правило, следует производить только для сооружений I класса.

7.23. При расчете перемещений, если    < 5 (  B_h  - ширина напорного фронта сооружения, H - напор на сооружение), следует рассматривать пространственную задачу, если    ³5 - плоскую. При этом для расчета перемещений сооружений могут быть применены методы линейной и нелинейной теории упругости. Условная толщина сжимаего слоя основания в расчетах принимается равной ширине подошвы сооружения b.

На стадии технико-экономического обоснования строительства скальное основание допускается рассматривать в виде линейно-деформируемой среды.

7.24. При определении перемещений сооружений следует учитывать давление грунта (наносов или засыпки) на ложе водохранилища, объемные фильтрационные силы в основании, нагрузки от сооружения, передаваемые на основание, и взвешивающее действие воды в берегах при наполнении водохранилища. При расчете перемещений склонов в узких каньонах ( < 2,5) следует учитывать взвешивающее действие воды и фильтрационные силы после наполнения водохранилища до проектной отметки.

 

8. ИНЖЕНЕРНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ

 ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ ОСНОВАНИЙ

 

ОБЕСПЕЧЕНИЕ СОПРЯЖЕНИЯ

 СООРУЖЕНИЙ С ОСНОВАНИЕМ

 

8.1. При проектировании оснований сооружений необходимо предусматривать мероприятия по сопряжению сооружения с основанием, обеспечивающие устойчивость сооружения, прочность основания( в том числе фильтрационную), допустимое напряженно-деформируемое состояние сооружения  и его основания при всех расчетных сочетаниях нагрузок и воздействий.

Во всех случаях при проектировании сопряжения сооружения с основанием следует учитывать возможное изменение фильтрационных характеристик и характеристик прочности и деформируемости грунтов в процессе возведения и эксплуатации сооружения.

8.2. При проектировании сопряжений сооружений с основанием следует, как правило, предусматривать удаление или замену слабых (или ослабленных в процессе строительства) грунтов с поверхности на глубину, ниже которой характеристики грунтов (с учетом возможного их улучшения) удовлетворяют условиям устойчивости сооружения, прочности основания и заданного фильтрационного режима.

Крутизна откосов береговых примыканий сооружений должна быть выбрана из условий обеспечения устойчивости как самих откосов, так и сооружений на периоды строительства и эксплуатации.

8.3. При проектировании сопряжения сооружения со скальным основанием в случаях, если удаление грунта экономически нецелесообразно, для обеспечения выполнения требований устойчивости сооружения или его береговых упоров, прочности и деформируемости основания, для уменьшения объемов удаления скального грунта следует рассматривать следующие мероприятия:

снижение противодавления в основании напорных сооружений и береговых массивах примыканий;

создание уклона в сторону верхнего бьефа на контакте сооружения с основанием;

создание упора в основании со стороны нижнего бьефа;

применение конструкций, обеспечивающих наиболее благоприятное направление усилий и воздействий на основание и береговые примыкания сооружения;

анкеровку секций сооружения и береговых примыканий;

инъекционное укрепление грунтов основания.

При недостаточной технико-экономической эффективности указанных мероприятий должно быть предусмотрено заглубление подошвы сооружения в более сохранную зону скальных грунтов.

8.4. Для обеспечения устойчивости сооружений на нескальных основаниях, обеспечения прочности и допустимых осадок и смещений при проектировании сопряжения сооружения с основанием в необходимых случаях следует предусматривать устройство верхового и низового зубьев, дренирование малопроницаемых слоев основания, уплотнение и инъекционное укрепление грунтов и другие мероприятия.

При проектировании портовых сооружений следует предусматривать в необходимых случаях устройство каменной постели, разгружающих и анкерующих устройств, а также снятия гидростатического (фильтрационного ) давления в грунте за стенкой.

Для сооружений мелиоративного назначения, для которых в процессе эксплуатации допускаются осушение водотока и промораживание всего или части основания, и возводимых на пылевато-глинистых или мелких песчаных грунтах в необходимых случаях в проектах следует предусматривать соответствующие инженерные мероприятия (устройство дренажей, противомиграционные экраны, замену части грунта основания грунтом требуемых свойств и т.п.), исключающие вредные последствия промораживания и оттаивания грунтов для устойчивости сооружения и прочности основания.

8.5. В проектах основания грунтовых плотин, возводимых на нескальном основании, как правило, следует предусматривать подготовку и выравнивание основания, удаление растительного слоя и слоя, пронизанного корневищами деревьев и кустов или ходами землеройных животных, а также удаление грунта, содержащего более 5 % по массе органических включений или такое же количество солей, легко растворимых в воде.

8.6. При проектировании сопряжений плотин из грунтовых материалов с основанием следует предусматривать мероприятия (расчистку поверхности основания, заглубление подошвы плотины, заделку трещин в скальных грунтах, дренаж и т. п.), направленные на обеспечение устойчивости плотин, уменьшение неравномерных деформаций основания и сооружения, предотвращение суффозии и недопустимого снижения прочности грунта основания при его водонасыщении и т. д.

При обосновании допускается строительство грунтовых плотин на основаниях, содержащих водорастворимые включения и биогенные грунты.

8.7. При проектировании сопряжения водонепроницаемых элементов грунтовых плотин, возводимых на скальном основании, должны быть предусмотрены удаление разрушенной скалы, в том числе отдельно лежащих крупных камней и скоплений камней, разделка и бетонирование разведочных геологических и строительных выработок, крупных трещин.

При наличии в основании водонерастворимых слабоводопроницаемых скальных грунтов, как правило, следует предусмативать только выравнивание поверхности основания под подошвой водонепроницаемого элемента плотины. В остальных случаях следует, как правило , предусматривать следующие мероприятия: устройство бетонной плиты, покрытие скалы торкретом, инъекционное уплотнение части основания, прилегающей к подошве водонепроницаемого элемента.

На участках сопряжения противофильтрационных элементов грунтовых плотин с наклонными неровными поверхностями скальных берегов в проектах следует предусматривать постепенное уположение откоса берегового примыкания от гребня плотины к основанию без резких переломов профиля, с наименьшим экономически обоснованным общим наклоном примыкания. При этом следует, как правило, предусматривать срезку выступающих участков откоса и заполнение углублений бетоном.

На участках сопряжения с основанием частей профиля плотины, выполняемых из более водопроницаемых материалов, чем противофильтрационные устройства, удаление разборной разрушенной (выветрелой) скалы не обязательно.

8.8. В проекте оснований сооружений должны быть указаны мероприятия, обеспечивающие предотвращение в процессе строительства промерзания, выветривания, разуплотнения и разжижения грунтов, а также исключающие возможность фильтрации напорных вод через дно котлована.

8.9. Глубину заложения подошвы сооружений следует принимать минимально возможной с учетом:

типа и конструктивных особенностей сооружений;

характера нагрузок и воздействий на основание;

геологических условий площадки строительства (строительных свойств грунтов, структуры основания, наличия ослабленных поверхностей - слабых прослоев, зон тектонических нарушений и др.);

топографических условий территории строительства;

гидрогеологических условий (водопроницаемости грунтов, напоров, уровней и агрессивности грунтовых вод и др.);

области размыва грунтов в нижнем бьефе;

глубины сезонного промерзания и оттаивания грунтов;

судоходных уровней воды и др.

 

П р и м е ч а н и е. Для мелиоративных гидротехнических сооружений допускается принимать глубину заложения их подошвы независимо от глубины промерзания, при этом неюбходимо учитывать указания п. 8. 4.

 

8.10. При проектировании сопряжений бетонных и железобетонных сооружений со скальным основанием следует предусматривать:

для однородных оснований - удаление интенсивно выветрелых грунтов (разборного слоя), имеющих низкие прочностные и деформационные характеристики и слабо поддающихся омоноличиванию из-за наличия глинистого заполнителя в трещинах (при обосновании допускается удалять слабые грунты только с низовой стороны сооружения);

для неоднородных оснований, имеющих крупные нарушения и области глубокого избирательного выветривания, - удаление грунта, объем которого следует принимать на основе результатов анализа напряженного состояния и устойчивости сооружения с учетом возможного укрепления  ослабленных областей основания и заделки трещин.

 

 

ЗАКРЕПЛЕНИЕ И УПЛОТНЕНИЕ

 ГРУНТОВ ОСНОВАНИЙ

 

8.11. Закрепление и уплотнение грунтов оснований сооружений следует предусматривать для изменения прочностных и деформационных характеристик грунтов с целью повышения несущей способности оснований, уменьшения осадок и смещений, а также для обеспечения требуемой проектом водопроницаемости и фильтрационной прочности.

В качестве мероприятий по изменению прочностных и деформационных свойств грунтов могут быть рекомендованы цементация, химические методы закрепления, замораживание грунтов, механическое уплотнение, дренирование массива, устройство набивных свай и т.д.

Закрепление и уплотнение грунтов в основании водоподпорных сооружений, предусматриваемые в проекте с целью уменьшения фильтрации под сооружением или в обход его и устранения опасных последствий фильтрации, должны включать устройство противофильтрационных преград (завес, зубьев, шпунтовых рядов, "стен в грунте", понуров и др.), а также механическое и инъекционное уплотнение грунта.

 

П р и м е ч а н и е. При проектировании укрепления основания следует учитывать, что изменение прочностных и деформационных характеристик грунтов влечет за собой изменение их фильтрационных свойств и наоборот.

 

8.12. При проектировании подпорных сооружений при необходимости следует предусматривать в первую очередь закрепление грунтов в области, примыкающей к низовой грани сооружения, а также закрепление и уплотнение выходов в пределах контура сооружения и основания крупных трещин, тектонических зон и других разрывных нарушений и прослоек ослабленных грунтов. Сплошное усиление основания должно быть обосновано.

При проектировании подпорных сооружений I и II классов определение способа и объемов работ по укреплению основания должно обосновываться расчетами, а для сооружений I класса при необходимости - и экспериментальными исследованиями напряженно-деформированного состояния сооружения и основания.

Для сооружений III и IV классов на всех стадиях проектирования, а также для сооружений I и II классов на стадии технико-экономического обоснования способы и объемы работ по укреплению основания допускается устанавливать по аналогам.

8.13. При проектировании портовых сооружений на сильнодеформируемых и слабопрочных грунтах следует предусматривать закрепление грунтов в зоне отпора перед лицевой и анкерной стенами, а также в пределах засыпки. В этом случае способ закрепления на стадии технико-экономического обоснования также устанавливается по аналогам. На стадиях проекта и рабочей документации способ укрепления грунта и объем работ определяются на основе расчетов и экспериментальных исследований.

8.14. Устройство противофильтрационных завес (преград) обязательно в тех случаях, когда основание сложено фильтрующими слабоводоустойчивыми и быстрорастворимыми грунтами. При водостойких грунтах устройство завесы должно быть обосновано.

Глубину и ширину противофильтрационной завесы следует обосновывать расчетом или результатом экспериментальных исследований.

При проектировании скальных оснований бетонных плотин рекомендуется рассматривать возможность расположения противофильтрационных завес за пределами зоны трещинообразования под напорной гранью, а также их наклона в сторону верхнего бьефа.

 

П р и м е ч а н и е. Проектирование подземного контура, в том числе противофильтрацтонных завес и дренажей, должно выполняться в соответствии с требованиями СНиП 2.06.06-85 и СНиП 2.06.05-84.

 

8.15. На участке сопряжения завесы с подошвой сооружения в целях предотвращения фильтрации в зоне наибольших градиентов напора в проекте следует предусматривать местное усиление завесы дополнительными рядами неглубоких скважин, располагаемых у напорной грани сооружения, параллельной основному ряду (или рядам) скважин, или в пределах самой завесы. Расстояние между дополнительными скважинами допускается принимать большим, чем между основными скважинами в завесе.

8.16. В местах сопряжения притивофильтрационных устройств (зубьев, диафрагм, шпунта и т.д.) с основанием или берегами следует предусматривать тщательную укладку и уплотнение грунта с применением для этой цели более устойчивого к суффозии и пластичного грунта, способного кольматировать трещины в скальном основании.

8.17. В проектах оснований водоподпорных сооружений в качестве мероприятия по снижению противодавления следует предусматривать устройство дренажа. В скальных основаниях дренаж следует располагать главным образом со стороны напорной грани сооружения, а при необходимости - и в средней части его подошвы.

 

 

 

 

 

 ПРИЛОЖЕНИЯ 1

 

Рекомендуемое

 

КЛАССИФИКАЦИЯ МАССИВОВ СКАЛЬНЫХ ГРУНТОВ

 

 

Т а б л и ц а 1                                                                                 Т а б л и ц а 2                                      

Классификация по трещиноватости                                                  Классификация по водопроницаемости                                                          

 

Степень трещиноватости	Модуль трещи- новатости Mj	Показатель качества породы RQD, %		Степень водопроницаемости	Коэффициент фильтрации k, м/сут	Удельное водо- поглащение q, л/мин
Очень слаботрещиноватые   Слаботрещиноватые   Среднетрещиноватые   Сильнотрещиноватые   Очень сильнотрещиноватые	Менее 1,5   От 1,5 до 5   “       5 “  10   “      10 “  30   Св.  30	90-100   75-90   50-75   25-50   0-25		Практически  водо- непроницаемые   Слабоводопрони- цаемые   Водопроницаемые   Сильноводопрони-	Менее 0,005     От 0,005 до 0,3     “ 0,3        “     3   “   3           “   30	Менее 0,01     От 0,01 до 0,1     “      0,1   “     1   “1     “    10
Mj  -  число трещин на 1 м линии измерения нормально главной или главным системам трещин;      RQD - отношение общей длины сохранных кусков керна длиной более 10 см к длине пробуренного интервала в скважине.				цаемые   Очень сильноводо- проницаемые	Св. 30	Св. 10