Коэффициент разрыхления грунта при разработке котлована: Коэффициент разрыхления грунтов – что это и как его рассчитать

Содержание

Коэффициент разрыхления грунтов – что это и как его рассчитать

Коэффициент первоначального разрыхления грунтов, а также показатели плотности приведены по категориям в таблице.

Наименование грунта	Категория грунта	Плотность грунта тонн/м3	Коэффициент разрыхления грунта
Песок рыхлый, сухой	I	1,2…1,6	1,05…1,15
Песок влажный, супесь, суглинок разрыхленный	I	1,4…1,7	1,1…1,25
Суглинок, средний и мелкий гравий, легкая глина	II	1,5…1,8	1,2.-1,27
Глина, плотный суглинок	III	1,6…1,9	1.2…1.35
Тяжелая глина, сланцы, суглинок с щебнем, гравием, легкий скальный грунт	IV	1,9…2,0	1,35…1,5

К основным свойствам грунтов, влияющим на технологию и трудоемкость их разработки, относятся плотность, влажность, разрыхляемость.

Основными свойствами грунтов, влияющими на трудоёмкость их разработки и технологии, являются влажность, разрыхляемость и плотность.

Влажность грунта – это степень насыщения его водой. Её определяют как отношение массы воды в самом грунте к массе его твёрдых частиц. Выражается влажность в процентах. При влажности менее 5% грунты считаются сухими, при более чем 30% — мокрыми. Трудоёмкость разработки грунта повышается с увеличением его влажности. Но исключением является только глина: сухую её разрабатывать сложнее. Но при порядочной влажности глинистые грунты обретают липкость, что значительно усложняет их разработку.

Плотность – это масса одного кубического метра грунта в плотном теле (естественном состоянии). Несцементированные грунты обладают плотностью от 1,2 до 2,1 тонн/м3, скальные – до 3,3 тонн/м3.

Цены на разработку грунта за 1м3 механизированным способом

Оставьте заявку

При разработке грунт разрыхляется, увеличиваясь при этом в объёме. Именно данное количество грунта и транспортируется самосвалами к месту утилизации или складирования. Это явление называется первоначальным разрыхлением грунта, при этом характеризуясь коэффициентом первоначального рыхления (Кр), представляющего собой отношение объёма уже разрыхленного грунта к его объёму в естественном состоянии.

В насыпи разрыхлённый грунт уплотняется воздействием массы вышележащих грунтов или с помощью механического уплотнения, смачивания дождём, движения транспорта и т. д. Только грунт не занимает объёма, занимавшего до разработки длительное время. Он сохраняет остаточное разрыхление, которое измеряется коэффициентом остаточного разрыхления (Кор).

Из вышеизложенного следует, что, рассчитывая общую стоимость выполнения работ, необходимо знать геометрические размеры будущего котлована. При этом коэффициент первоначального разрыхления нужно умножить на объём грунта в будущем карьере. Именно это количество грунта будет разработано и вывезено со строительного объекта для складирования или утилизации. И именно эта цифра умножается на цену разработки, погрузки и транспортировки одного кубического метра грунта.

Коэффициент разрыхления грунта при разработке в смете

Главная » Разное » Коэффициент разрыхления грунта при разработке в смете

Коэффициент разрыхления грунта: таблица по СНИП.

Для составления сметы и оценки стоимости работ мало знать габариты котлована, необходимо также учитывать особенности грунта. Одной из таких характеристик является коэффициент разрыхления грунта, позволяющий определить увеличение объема при выемке его из котлована.

Все грунты с точки зрения строительства можно разделить на две группы:

Сцементированные, или скальные – каменные горные породы, разработка которых возможна только с применением технологий взрыва или дробления;
Несцементированные — выборка которых проводится вручную или с помощью экскаваторов, бульдозеров, другой спецтехники. К ним относятся пески, глины, смешанные типы грунтов.

На сложность разработки и стоимость земляных работ влияют следующие свойства грунтов:

Влажность – отношение массы воды, содержащейся в грунте, к массе твердых частиц;
Сцепление – сопротивление сдвигу;
Плотность — то есть масса одного кубического метра грунта в естественном состоянии;
Разрыхляемость – способность увеличиваться в объеме при выемке и разработке.

Таблица разрыхления грунта.

Исходя из строительных норм и правил (СНИП), КРГ (первоначальный), показатель плотности в соответствии категории, приведены в таблице:

Категория	Наименование	Плотность, тонн / м3	Коэффициент разрыхления
І	Песок влажный, супесь, суглинок, разрыхленный	1,4–1,7	1,1–1,25
І	Песок рыхлый, сухой	1,2–1,6	1,05–1,15
ІІ	Суглинок, средний -мелкий гравий, легкая глина	1,5–1,8	1,2–1,27
ІІІ	Глина, плотный суглинок	1,6–1,9	1,2–1,35
ІV	Тяжелая глина, сланцы, суглинок со щебнем, гравием, легкий скальный грунт	1,9–2,0	1,35–1,5

В строительстве эти расчеты имеют огромное значение для определения количества необходимого материала, а также их учитывают при складировании, утилизации земли.

Вся необходимая информация представлена далее в статье:

Наименование	Первоначальное увеличение объема после разработки, %	Остаточное разрыхление, %
Глина ломовая	28–32	6–9
Гравийно-галечные	16–20	5–8
Растительный	20–25	3–4
Лесс мягкий	18–24	3–6
Лесс твердый	24–30	4–7
Песок	10–15	2–5
Скальные	45–50	20–30
Солончак, солонец
мягкий	20–26	3–6
твердый	28–32	5–9
Суглинок
легкий, лессовидный	18–24	3–6
тяжелый	24-30	5-8
Супесь	12-17	3-5
Торф	24-30	8-10
Чернозем, каштановый	22-28	5-7

КР по СНИП.

Коэффициент разрыхления грунта по СНИП:

КР рыхлой супеси, влажного песка или суглинка при плотности 1.5 составляет 1,15 (категория первая).
КР сухого неуплотненного песка при плотности 1,4 составляет 1,11 (категория первая).
КР легкой глины или очень мелкого гравия при плотности 1,75 составляет 1,25 (третья вторая).
КР плотного суглинка или обычной глины при плотности 1,7 составляет 1,25 (категория третья).
КР сланцев или тяжелой глины при плотности 1,9 составляет 1,35. Плотность оставляем по умолчанию, т/м3.

Рассчитываем самостоятельно.

Допустим, вы хотите разработать участок. Задача — узнать какой объем грунта получится после проведенных подготовительных работ.

Известны следующие данные:

ширина котлована — 1,1 м;
вид почвы — влажный песок;
глубина котлована — 1,4 м.

Вычисляем объем котлована (Xk):

Xk = 41*1,1*1,4 = 64 м3.

Теперь смотрим первоначальное разрыхление (по влажному песку) по таблице и считаем объем, который получим уже после работ:

Xr = 64*1,2 = 77 м3.

Таким образом, 77 кубов — это тот объем пласта, который подлежит вывозу по окончанию работ.

Для чего определяют разрыхления грунта?

Объемы почвы до разработки и после выемки существенно различаются. Именно расчеты позволяют подрядчику понять, какое количество грунта придется вывезти. Для составления сметы этой части работ учитываются: плотность почвы, уровень ее влажности и разрыхление.

В строительстве виды почвы условно делят на два основные вида:

сцементированный;
несцементированный.

Первый вид — называют скальным. Это преимущественно горные породы (магматические, осадочные и т.д.). Они водоустойчивы, с высокой плотностью. Для их разработки (разделения) применяют специальные технологии взрыва.

Второй вид — породы несцементированные.

Они отличаются дисперсностью, проще обрабатываются. Их плотность гораздо ниже, поэтому разработку можно вести ручным способом, с применением специальной техники (бульдозеров, экскаваторов). К несцементированному виду относят пески, суглинки, глину, чернозем, смешанные грунтовые смеси.

domstrousam.ru

Коэффициент первоначального разрыхления грунта

Коэффициент первоначального разрыхления грунта — это коэффициент показывающий увеличение объема грунта при его разработке и складированию в отвалах или насыпях, по сравнению с объемом грунта в состоянии естественной плотности.

Или проще, коэффициент показывающий насколько грунт увеличиться в объеме при его разработке (то есть разрыхлении землеройными механизмами)

Не путать с коэффициентом остаточного разрыхления грунта и коэффициентом уплотнения грунта !

Коэффициент первоначального разрыхления грунта нормируется в приложении 2 ЕНиР Е2 В1 (Земляные работы. Механизированные и ручные земляные работы.), так как в других нормативных документах данной информации нет (СП 45.13330 2017 (2011) Земляные сооружения основания и фундаменты и ГЭСНах).

Таблица прил. 2 ЕНиР Е2В1 — Показатели разрыхления грунтов и пород

№ п/п	Наименование грунта	Первоначальное увеличение объема грунта после разработки, %
1	Глина ломовая	28-32
2	Глина мягкая жирная	24-30
3	Глина сланцевая	28-32
4	Гравийно-галечные грунты	16-20
5	Растительный грунт	20-25
6	Лесс мягкий	18-24
7	Лесс твердый	24-30
8	Мергель	33-37
9	Опока	33-37
10	Песок	10-15
11	Разборно-скальные грунты	30-45
12	Скальные грунты	45-50
13	Солончак и солонец мягкие	20-26
14	Солончак и солонец твердые	28-32
15	Суглинок легкий и лессовидный	18-24
16	Суглинок тяжелый	24-30
17	Супесь	12-17
18	Торф	24-30
19	Чернозем и каштановый грунт	22-28
20	Шлак	14-18

В таблице указан процент увеличения объема грунта при разрыхлении!

Например: Необходимо определить объем грунта для вывоза на автосамосвалах, если известно, что геометрический объем котлована V_геом. равен 1000 м³, грунт в котловане — суглинок тяжелый.

Согласно таблице, первоначальное увеличение суглинка принято 27 % (как среднее между 24 и 30 %), следовательно коэффициент первоначального разрыхления составит:

k_{первонач.разр.}=27%/100%+1=1,27

Объем грунта для вывоза со строительной площадки составит:

V_вывоза=V_геомх k_{первонач.разр.}= V_геом х 1.27=1000х1.27=1270 м³.

Коэффициент остаточного разрыхления грунта

Коэффициент уплотнения грунта

Как достичь требуемого коэффициента уплотнения?

buildingclub.ru

и его расчет при проектировании дома

Строительные работы начинаются с разметки участка и разработки грунта под фундамент. Земляные работы занимают также первую строчку в строительной смете, и немалая сумма приходится на оплату техники, производящей выемку и вывоз грунта с участка. Для составления сметы и оценки стоимости работ мало знать габариты котлована, необходимо также учитывать особенности грунта. Одной из таких характеристик является коэффициент разрыхления грунта, позволяющий определить увеличение объема при выемке его из котлована

Коэффициент разрыхления грунта

Все грунты с точки зрения строительства можно разделить на две группы:

Сцементированные, или скальные – каменные горные породы, разработка которых возможна только с применением технологий взрыва или дробления;
Несцементированные, выборка которых проводится вручную или с помощью экскаваторов, бульдозеров, другой спецтехники. К ним относятся пески, глины, смешанные типы грунтов.

На сложность разработки и стоимость земляных работ влияют следующие свойства грунтов:

Влажность – отношение массы воды, содержащейся в грунте, к массе твердых частиц;
Сцепление – сопротивление сдвигу;
Плотность, то есть масса одного кубического метра грунта в естественном состоянии;
Разрыхляемость – способность увеличиваться в объеме при выемке и разработке.

Влажность грунт – это мера его насыщения водой, выраженная в процентах. Нормальная влажность лежит в пределах 5-25%,а грунты, имеющие влажность более 30%, считаются мокрыми. При влажности до 5% грунты принято называть сухими.

Образец влажного грунта

Сцепление влияет на сопротивление грунта сдвигу, у песков и супесей этот показатель лежит в диапазоне 3-50 кПа, у глин и суглинков – в пределах 5-200 кПа.

Плотность зависит от качественного и количественного состава грунта, а также от его влажности. Самыми плотными, и, соответственно, тяжелыми являются скальные грунты, наиболее легкие категории грунта – пески и супеси. Характеристики грунтов приведены в таблице:

Таблица — различные категории грунта

Как видно из таблицы, коэффициент первоначального разрыхления грунта прямо пропорционален плотности грунта, иными словами, чем плотнее и тяжелее грунт в естественных условиях, тем больше объема он займет в выбранном состоянии. Этот параметр влияет на объемы вывозки грунта после его разработки.

Существует также такой показатель, как остаточное разрыхление грунта, он показывает, насколько грунт поддается осадке в процессе слеживания, при контакте с водой, при трамбовке механизмами. Для частного строительства этот показатель имеет значение при заказе гравия для выполнения подушки под фундамент и других работ, связанных с расчетом привозного грунта. Также он важен для складирования и утилизации грунтов.

Таблица — наименование грунта и его остаточное разрыхление %

Пример расчета коэффициента разрыхления грунта

Применение коэффициентов первоначального и остаточного разрыхления грунтов на практике можно рассмотреть на примере расчета. Предположим, что есть необходимость выполнить разработку грунта под котлован заглубленного ленточного фундамента с последующей отсыпкой гравийной подушки. Грунт на участке – влажный песок. Ширина котлована – 1 метр, общая длина ленты фундамента 40 метров, глубина котлована – 1,5 метров, толщина гравийной подушки после трамбовки – 0,3 метра.

Находим объем котлована, а, следовательно, и грунта в естественном состоянии:

V_к = 40 · 1 · 1,5 = 60 м³.

Применяя коэффициент первоначального разрыхления грунта, определяем его объем после разработки:

V₁ = k_р · Vк = 1,2 · 60 = 72 м³;

где k_р= 1,2 – коэффициент первоначального разрыхления грунта для влажного песка, принятый по среднему значению (таблица 1).

Следовательно, объем вывоза грунта составит 72м³.

Находим конечный объем гравийной подушки после трамбовки:

V_п = 40 · 1 · 0,3 = 12 м³.

Находим по таблице 2 максимальные значения первоначального и остаточного коэффициента разрыхления для гравийных и галечных грунтов и выражаем их в долях.

Первоначальный коэффициент разрыхления k_р = 20% или 1,2; остаточный коэффициент разрыхления k_ор = 8% или 1,08.

Вычисляем объем гравия для выполнения гравийной подушки конечным объемом 12 м³.

V₂= V_п ·k_р/k_ор=12 · 1,2/1,08 = 13,33 м³.

Следовательно, объем необходимого для отсыпки гравия составит 13,3м³.

Конечно, такой расчет является весьма приблизительным, но он даст вам представление о том, что такое коэффициент разрыхления грунта, и для чего он используется. При проектировании коттеджа или жилого дома применяется более сложная методика, но для предварительного расчета стройматериалов и трудозатрат на строительство гаража или дачного домика вы можете ее использовать.

stroyvopros.net

Коэффициент разрыхления грунта (таблица, снип)

При некоторых строительных работах происходит разработка грунта для закладки фундамента.Для планирования работ, связанных с выемкой и вывозом земли, следует учитывать некоторые особенности: разрыхление, влажность, плотность.

Представленная ниже таблица коэффициента разрыхления грунта поможет вам определить увеличение объема почвы при ее выемке из котлована.

Виды

Скальные, каменные, горные и сцементированные породы – разработка возможна лишь с применением дробления или с использованием технологии взрыва.
Глина, песок, смешанные типы пород – выборка производится вручную или механизировано с помощью бульдозеров, экскаваторов или другой специализированной техники.

Свойства

Разрыхление – увеличение объема земли при выемке и разработке.
Влажность – соотношение массы воды, которая содержится в земле, к массе твердых частиц. Определяется в процентах: грунт считается сухим при влажности менее 5%, превышающий отметку 30% – мокрый, в диапазоне от 5 до 30% – нормальная влажность. Чем более влажный состав, тем более трудоемкий процесс его выемки, исключением является глина (чем более сухая – тем сложнее ее разрабатывать, слишком влажная – приобретает вязкость, липкость).
Плотность – масса 1 м3 грунта в плотном (естественном) состоянии. Самые плотные и тяжелые скальные породы, наиболее легкие – песчаные, супесчаные почвы.
Сцепление – величина сопротивления к сдвигу, песчаные и супесчаные почвы имеют показатель – 3–50 кПа, глины, суглинки — 5–200 кПа.

Исходя из строительных норм и правил (СНИП), коэффициент разрыхления грунта (первоначальный), показатель плотности в соответствии категории, приведены в таблице:

Категория	Наименование	Плотность, тонн / м3	Коэффициент разрыхления
І	Песок влажный, супесь, суглинок, разрыхленный	1,4–1,7	1,1–1,25
І	Песок рыхлый, сухой	1,2–1,6	1,05–1,15
ІІ	Суглинок, средний -мелкий гравий, легкая глина	1,5–1,8	1,2–1,27
ІІІ	Глина, плотный суглинок	1,6–1,9	1,2–1,35
ІV	Тяжелая глина, сланцы, суглинок со щебнем, гравием, легкий скальный грунт	1,9–2,0	1,35–1,5

Проанализировав таблицу, можно сказать, что первоначальный коэффициент разрыхления грунта прямо пропорционален диапазону плотности, проще говоря, чем более плотная и тяжелая почва в природных условиях, тем больший ее объем при разработке.

Существуют также вычисления коэффициента остаточного разрыхления грунта, результат определяет, насколько почва поддается осадке при слеживании, при контакте с водой или утрамбовке. В строительстве эти расчеты имеют огромное значение для определения количества необходимого материала, а также их учитывают при складировании, утилизации земли.

Наименование	Первоначальное увеличение объема после разработки, %	Остаточное разрыхление, %
Глина ломовая	28–32	6–9
Гравийно-галечные	16–20	5–8
Растительный	20–25	3–4
Лесс мягкий	18–24	3–6
Лесс твердый	24–30	4–7
Песок	10–15	2–5
Скальные	45–50	20–30
Солончак, солонец
мягкий	20–26	3–6
твердый	28–32	5–9
Суглинок
легкий, лессовидный	18–24	3–6
тяжелый	24-30	5-8
Супесь	12-17	3-5
Торф	24-30	8-10
Чернозем, каштановый	22-28	5-7

Как рассчитать проведение необходимых работ

Для расчета необходимых работ следует знать геометрические размеры планируемого котлована. Далее умножьте коэффициент первоначального разрыхления на объем земли в природном состоянии.

В результате вы получите объем, который будет изъят из строительного карьера. Теперь очень просто рассчитать количество изъятой земли для складирования, погрузки, транспортировки для утилизации.

Посмотрите видео: ВИДЫ ГРУНТА. ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ УЧАСТКА

ecology-of.ru

Коэффициент остаточного разрыхления грунта

Коэффициент остаточного разрыхления грунта — это коэффициент показывающий увеличение объема грунта при его разработке с последующей укладке с уплотнением в насыпь (обратную засыпку фундаментов) по сравнению с объемом грунта в состоянии естественной плотности.

Или проще, коэффициент показывающий сколько грунта останется после разработки грунта и обратной засыпки с уплотнением в тот же котлован или траншею.

Не путать с коэффициентом первоначального разрыхления грунта и коэффициентом уплотнения грунта !

Коэффициент остаточного разрыхления грунта нормируется в приложении 2 ЕНиР Е2 В1 (Земляные работы. Механизированные и ручные земляные работы.), так как в других нормативных документах данной информации нет (СП 45.13330 2017 (2011) Земляные сооружения основания и фундаменты и ГЭСНах).

Таблица прил. 2 ЕНиР Е2В1 — Показатели остаточного разрыхления грунтов и пород

№ п/п	Наименование грунта	Остаточное разрыхление грунта, %
1	Глина ломовая	6-9
2	Глина мягкая жирная	4-7
3	Глина сланцевая	6-9
4	Гравийно-галечные грунты	5-8
5	Растительный грунт	3-4
6	Лесс мягкий	3-6
7	Лесс твердый	4-7
8	Мергель	11-15
9	Опока	11-15
10	Песок	2-5
11	Разборно-скальные грунты	15-20
12	Скальные грунты	20-30
13	Солончак и солонец мягкие	3-6
14	Солончак и солонец твердые	5-9
15	Суглинок легкий и лессовидный	3-6
16	Суглинок тяжелый	5-8
17	Супесь	3-5
18	Торф	8-10
19	Чернозем и каштановый грунт	5-7
20	Шлак	8-10

В таблице указан процент увеличения объема грунта при его разрыхлении и последующего уплотнения!

Например: Необходимо определить объем лишнего грунта обратной засыпки фундаментов здания для вывоза его на автосамосвалах, если известно, что геометрический объем котлована V_{геом. котлована} равен 1000 м³, грунт в котловане — суглинок тяжелый, геометрический объем фундаментов V_фунд =600 м³_.

Определяем геометрический объем обратной засыпки грунта:

V_геом._{обр.зас.}= V_{геом.котлована}— V_фунд=1000-600=400 м³_.

Согласно таблице, остаточное увеличение суглинка принято 6,5 % (как среднее между 5 и 8 %), следовательно коэффициент остаточного разрыхления равен:

k_{остат.разр.}=6,5%/100%+1=1,065

Определяем необходимый объем обратной засыпки грунта:

V_треб._{обр.зас.}= V_геом._{обр.зас.} / k_{остат.разр.}=400/1,065=375.6 м³_.

Объем лишнего грунта для вывоза с учетом коэффициента первоначального разрыхления, составит:

V_вывоза= (V_геом._{обр.зас.} — V_треб._{обр.зас.}) х k_{первонач. разр.}=(400-375.6)х1.27=24.4х1.27=30.99м³

Коэффициент первоначального разрыхления грунта

Коэффициент уплотнения грунта

Как достичь требуемого коэффициента уплотнения?

buildingclub.ru

Коэффициент разрыхления грунтов – что это и как его рассчитать

Наименование грунта	Категория грунта	Плотность грунта тонн/м3	Коэффициент разрыхления грунта
Песок рыхлый, сухой	I	1,2…1,6	1,05…1,15
Песок влажный, супесь, суглинок разрыхленный	I	1,4…1,7	1,1…1,25
Суглинок, средний и мелкий гравий, легкая глина	II	1,5…1,8	1,2. -1,27
Глина, плотный суглинок	III	1,6…1,9	1.2…1.35
Тяжелая глина, сланцы, суглинок с щебнем, гравием, легкий скальный грунт	IV	1,9…2,0	1,35…1,5

Цены на разработку грунта за 1м3 механизированным способом

Оставьте заявку

progressavtostroi.ru

Расчет коэффициента разрыхления грунта | Новости и Акции

Разрыхление – увеличение объема земли при выемке и разработке.

Влажность грунта – это степень насыщения его водой. Её определяют как отношение массы воды в самом грунте к массе его твёрдых частиц. Выражается влажность в процентах. При влажности менее 5% грунты считаются сухими, при более чем 30% — мокрыми. Трудоёмкость разработки грунта повышается с увеличением его влажности. Но исключением является только глина: сухую её разрабатывать сложнее. Но при порядочной влажности глинистые грунты обретают липкость, что значительно усложняет их разработку.

Плотность – это масса одного кубического метра грунта в плотном теле (естественном состоянии). Несцементированные грунты обладают плотностью от 1,2 до 2,1 тонн/м3, скальные – до 3,3 тонн/м3.

Сцепление – величина сопротивления к сдвигу, песчаные и супесчаные почвы имеют показатель – 3–50 кПа, глины, суглинки — 5–200 кПа.

Категория	Наименование	Плотность, тонн / м3	Коэффициент разрыхления
І	Песок влажный, супесь, суглинок, разрыхленный	1,4–1,7	1,1–1,25
І	Песок рыхлый, сухой	1,2–1,6	1,05–1,15
ІІ	Суглинок, средний -мелкий гравий, легкая глина	1,5–1,8	1,2–1,27
ІІІ	Глина, плотный суглинок	1,6–1,9	1,2–1,35
ІV	Тяжелая глина, сланцы, суглинок со щебнем, гравием, легкий скальный грунт	1,9–2,0	1,35–1,5

Наименование	Первоначальное увеличение объема после разработки, %	Остаточное разрыхление, %
Глина ломовая	28–32	6–9
Гравийно-галечные	16–20	5–8
Растительный	20–25	3–4
Лесс мягкий	18–24	3–6
Лесс твердый	24–30	4–7
Песок	10–15	2–5
Скальные	45–50	20–30
Солончак, солонец
мягкий	20–26	3–6
твердый	28–32	5–9
Суглинок
легкий, лессовидный	18–24	3–6
тяжелый	24-30	5-8
Супесь	12-17	3-5
Торф	24-30	8-10
Чернозем, каштановый	22-28	5-7

st66. ru

СНиП IV-2-82 Сборник 3. Буровзрывные работы, СНиП от 17 марта 1982 года №IV-2-82

Правила разработки и применения элементных сметных
норм на строительные конструкции и работы

Приложение. Сборники элементных сметных норм
на строительные конструкции и работы. Том 1

СБОРНИК 3. БУРОВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ

РАЗРАБОТАН институтом Мосгипротранс Минтрансстроя при участии институтов Гипроцветмет Минцветмета СССР, Гидропроект Минэнерго СССР и Главтранспроекта Минтрансстроя под методическим руководством НИИЭС Госстроя СССР и рассмотрен Отделом сметных норм и ценообразования в строительстве Госстроя СССР

РЕДАКТОРЫ-инженеры В.А.Лукичев (Госстрой СССР), канд. техн. наук В.Н.Ни (НИИЭС Госстроя СССР), М.Г.Дыкман (Мосгипротранс Минтрансстроя)

ВНЕСЕН Отделом сметных норм и ценообразования в строительстве Госстроя СССР

УТВЕРЖДЕН постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 17 марта 1982 г. № 51

ВЗАМЕН глав IV части СНиП-65: 10 (вып. 1, изд. 1977 г.), 10 (вып. 2, изд. 1965 г.), 13 (изд. 1971 г.), 14, 16, 17 (изд.1965 г.), 18, 39 (изд. 1966 г.)

1.1. В настоящем сборнике содержатся нормы на буровзрывные работы, выполняемые в составе комплекса земляных и горно-вскрышных работ при строительстве и реконструкции предприятий, зданий и сооружений, железных и автомобильных дорог, специальных земляных сооружений и карьеров.

1.2. Классификация грунтов по группам для буровзрывных работ приведена в табл. 1, где время чистого бурения бурильным молотком ПР-20Л установлено для буров с головками однодолотчатой формы, армированными пластинками твердого сплава с лезвием длиной 42 мм. Для других типов пневматических бурильных молотков время чистого бурения следует принимать по табл. 1 с коэффициентами согласно табл. 2. Если в табл. 1 отсутствуют данные о времени чистого бурения 1 м шпура, то группа определяется по наименованию и средней плотности грунтов.


№ п. п.	Наименование и характеристика грунтов	Средняя плотность грунтов в естест- венном залегании, кг/м	Время чистого бурения 1м шпура бурильным молотком ПР-20Л, мин	Группа грунтов
1	2	3	4	5
1	Алевролиты:
	а) низкой прочности	1500	До 3,1	IV
	б) малопрочные	2200	3,2-3,9	V
2	Ангидрит прочный	2900	4-5,3	VI
3	Аргиллиты:
	а) плитчатые, малопрочные	2000	3,2-3,9	V
	б) массивные, средней прочности	2200	4-5,3	VI
4	Бокситы средней прочности	2600	4-5,3	VI
5	Гравийно-галечные грунты при размере частиц:
	а) до 80 мм	1750	–	II
	б) более 80 мм	1950	–	III
6	Гипс, малопрочный	2200	До 3,1	IV
7	Глина:
	а) мягко- и тугопластичная без примесей	1800	–	II
	б) то же, с примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора до 10%	1750	–	II
	в) то же, с примесью более10%	1900	–	III
	г) полутвердая	1950	–	III
	д) твердая	1950-2150	–	IV
8	Грунт растительного слоя:
	а) без корней и примесей	1200	–	I
	б) с корнями кустарника и деревьев	1200	–	II
	в) с примесью гравия, щебня или строительного мусора до 10%	1400	–	II
9	Грунты ледникового происхождения (моренные), аллювиальные, делювиальные и пролювиальные отложения:
	а) глина моренная с содержанием крупнообломочных включений в количестве до 10%	1800	–	III

	б) то же, с содержанием крупнообломочных включений в количестве от 10 до 35%	2000	–	IV

	в) пески, супеси и суглинки моренные с содержанием крупнообломочных включений в количестве до 10%	1800	–	II
	г) то же, с содержанием крупнообломочных включений от 10 до 35%	2000	–	IV
	д) грунты всех видов с содержанием крупнообломочных включений от 35 до 50%	2100	–	V
	е) то же, с содержанием крупнообломочных включений от 50 до 65%	2300	–	VI
	ж) то же, с содержанием крупнообломочных включений более 65%	2500	–	VII
10	Грунты вечномерзлые и сезонномерзлые моренные, аллювиальные, делювиальные и пролювиальные отложения:
	а) растительный слой, торф, заторфованные грунты;	1150	–	IV
	пески, супеси, суглинки и глины без примесей	1750	–	IV
	б) пески, супеси, суглинки и глины с примесью гравия, гальки, дресвы и щебня в количестве до 20 % и валунов до 10%	1950	–	V
	в) моренные грунты, аллювиальные, делювиальные и пролювиальные отложения с содержанием крупнообломочных включений в количестве до 35%	2000	–	V
	г) то же, с примесью гравия, гальки, дресвы, щебня в количестве более 20% и валунов более 10%, гравийно-галечные и щебенисто- дресвяные грунты, а также моренные грунты, аллювиальные, делювиальные и пролювиальные отложения с содержанием крупнообломочных включений от 35 до 50%	2100	–	IV
	д) моренные грунты, аллювиальные, делювиальные и пролювиальные отложения с содержанием крупнообломочных включений от 50 до 65%	2300	–	VII
	е) то же, с содержанием крупнообломочных включений в количестве более 65%	2500	–	VIII
11	Диабаз:
	а) сильновыветрившийся, малопрочный	2600	6,8-9	VIII
	б) слабовыветрившийся, прочный	2700	9,1-11,4	IX
	в) не затронутый выветриванием, очень прочный	2800	11,5-15,2	X
	г) не затронутый выветриванием, очень прочный	2900	15,3 и
			более	XI
12	Доломит
	а) мягкий, пористый, выветрившийся, средней прочности	2700	4-5,3	VI
	б) прочный	2800	5,4-6,7	VII
	в) очень прочный	2900	6,8-9	VIII
13	Дресва в коренном залегании (элювий)	2000	3,2-3,9	V
14	Дресвяный грунт	1800	До 3,1	IV
15	Змеевик (серпентин):
	а) выветрившийся, малопрочный	2400	3,2-3,9	V
	б) средней прочности	2500	4-5,3	VI
	в) прочный	2600	5,4-6,7	VII
16	Известняк:
	а) выветрившийся, малопрочный	1200	3,2-3,9	V
	б) мергелистый, средней прочности	2300	4-5,3	VI
	в) мергелистый, прочный	2700	5,4-6,7	VII
	г) доломитизированный, прочный	2900	6,8-9	VIII
	д) окварцованный, очень прочный	3100	9,1-11,4	IX
17	Кварцит :
	а) сильновыветрившийся, средней прочности	2500	5,4-6,7	VII
	б) средневыветрившийся, прочный	2600	6,8-9	VIII
	в) слабовыветрившийся, очень прочный	2700	9,1-11,4	IХ
	г) невыветрившийся, очень прочный	2800	11,5-15,2	X
	д) невыветрившийся мелкозернистый, очень прочный	3000	15,3 и более	XI
18	Конгломераты и брекчии :
	а) на глинистом цементе, средней прочности	2100	3,1-3,9	V
	б) на известковом цементе, прочные	2300	4-5,3	VI
	в) на кремнистом цементе, прочные	2600	5,4-6,7	VII
	г) то же, очень прочные	2900	6,8-9	VIII
19	Коренные глубинные породы (граниты, гнейсы, диориты, сиениты, габбро и др. ):
	а) крупнозернистые, выветрившиеся и дресвяные, малопрочные	2500	3,2-3,9	V
	б) среднезернистые, выветрившиеся, средней прочности	2600	4-5,3	VI
	в) мелкозернистые, выветрившиеся, прочные	2700	5,4-6,7	VII
	г) крупнозернистые, не затронутые выветриванием, прочные	2800	6,8-9	VIII
	д) среднезернистые, не затронутые выветриванием, очень прочные	2900	9,1-11,4	IX
	е) мелкозернистые, не затронутые выветриванием, очень прочные	3100	11,5-15,2	X
	ж) порфировые, не затронутые выветриванием, очень прочные	3300	15,3 и более	XI
20	Коренные излившиеся породы (андезиты, базальты, порфириты, трахиты и др. ):
	а) сильновыветрившиеся, средней прочности	2600	5,4-6,7	VII
	б) слабовыветрившиеся, прочные	2700	6,8-9	VIII
	в) со следами выветривания, очень прочные	2800	9,1-11,4	IX
	г) без следов выветривания, очень прочные	3100	11,5-15,2	X
	д) то же, очень прочные	3300	15,3 и более	XI
21	Кремень, очень прочный	3300	15,3 и более	XI
22	Лёсс:
	а) мягкопластичный	1600	–	I
	б) тугопластичный	1800	–	II
	в) твердый	1800	–	III
23	Мел :
	а) низкой прочности	1550	До 3,1	IV
	б) малопрочный	1800	3,2-3,9	V
24	Мергель :
	а) низкой прочности	1900	До 3,1	IV
	б) малопрочный	2300	3,2-3,9	V
	в) средней прочности	2500	4-5,3	VI
25	Мрамор, прочный	2700	5,4-6,7	VII
26	Опока	1900	До 3,1	V
27	Пемза	1100	3,2-3,9	V
28	Песок :
	а) без примесей	1600	–	I
	б) то же, с примесью гальки, щебня, гравия или строительного мусора до 10 %	1600	–	I
	в) то же, с примесью более 10 %	1700	–	II
	г) барханный и дюнный	1600	–	II
29	Песчаник :
	а) выветрившийся, малопрочный	2200	3,2-3,9	V
	б) глинистый, средней прочности	2300	4-5,3	VI
	в) на известковом цементе, прочный	2500	5,4-6,7	VII
	г) на известковом или железистом цементе, прочный	2600	6,8-9	VIII
	д) на кварцевом цементе, очень прочный	2700	9,1-11,4	IX
	е) кремнистый, очень прочный	2700	11,5-15,2	X
30	Ракушечник :
	а) слабоцементированный, низкой прочности	1200	До 3,1	IV
	б) сцементированный, малопрочный	1800	3,2-3,9	V
31	Сланцы :
	а) выветрившиеся, низкой прочности	2000	До 3,1	IV
	б) глинистые, малопрочные	2600	3,2-3,9	V
	в) средней прочности	2800	4-5,3	VI
	г) окварцованные, прочные	2300	5,4-6,7	VII
	д) песчаные, прочные	2500	6,8-9	VIII
	е) окремнелые, очень прочные	2600	11,5-15,2	X
	ж) кремнистые, очень прочные	2600	15,3 и более	XI
32	Солончак и солонец :
	а) пластичные	1600	–	II
	б) твердые	1800	До 3,1	IV
33	Cуглинок :
	а) мягкопластичный без примесей	1700	–	I
	б) то же, с примесью гальки, щебня, гравия или строительного мусора до 10 % и тугопластичный без примесей	1700	–	I
	в) мягкопластичный с примесью более 10%, тугопластичный с примесью до 10%, а также полутвердый и твердый без примеси и с примесью до 10%	1750	–	II
	г) полутвердый и твердый с примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора более 10 %	1950	–	III
34	Супесь :
	а) пластичная без примесей	1650	–	I
	б) твердая без примесей, а также пластичная и твердая с примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора до 10 %	1650	–	I
	в) твердая и пластичная с примесью более 10 %	1850	–	II
35	Торф :
	а) без древесных корней	800-1000	–	I
	б) с древесными корнями толщиной до 30 мм	850-1100	–	II
	в) то же, более 30 мм	900-1200	–	II
36	Трепел :
	а) низкой прочности	1550	До 3,1	IV
	б) малопрочный	1770	3,2-3,9	V
37	Туф	1100	3,2-3,9	V
38	Чернозем и каштановый грунт:
	а) пластичный	1300	–	I
	б) пластичный с корнями кустарника	1300	–	II

docs. cntd.ru

Коэффициент разрыхления песка снип

Скальные, каменные, горные и сцементированные породы – разработка возможна лишь с применением дробления или с использованием технологии взрыва.
Глина, песок, смешанные типы пород – выборка производится вручную или механизировано с помощью бульдозеров, экскаваторов или другой специализированной техники.

Свойства

Разрыхление – увеличение объема земли при выемке и разработке.
Влажность – соотношение массы воды, которая содержится в земле, к массе твердых частиц. Определяется впроцентах: грунт считается сухим при влажности менее 5%, превышающий отметку 30% – мокрый, в диапазоне от 5 до 30% – нормальная влажность. Чем более влажный состав, тем более трудоемкий процесс его выемки, исключением является глина (чем более сухая – тем сложнее ее разрабатывать, слишком влажная – приобретает вязкость, липкость).
Плотность – масса 1 м3 грунта в плотном (естественном) состоянии. Самые плотные и тяжелые скальные породы, наиболее легкие – песчаные, супесчаные почвы.
Сцепление – величина сопротивления к сдвигу, песчаные и супесчаные почвы имеют показатель – 3–50 кПа, глины, суглинки — 5–200 кПа.

Категория	Наименование	Плотность, тонн / м3	Коэффициент разрыхления
І	Песок влажный, супесь, суглинок, разрыхленный	1,4–1,7	1,1–1,25
І	Песок рыхлый, сухой	1,2–1,6	1,05–1,15
ІІ	Суглинок, средний -мелкий гравий, легкая глина	1,5–1,8	1,2–1,27
ІІІ	Глина, плотный суглинок	1,6–1,9	1,2–1,35
ІV	Тяжелая глина, сланцы, суглинок со щебнем, гравием, легкий скальный грунт	1,9–2,0	1,35–1,5

Наименование	Первоначальное увеличение объема после разработки, %	Остаточное разрыхление, %
Глина ломовая	28–32	6–9
Гравийно-галечные	16–20	5–8
Растительный	20–25	3–4
Лесс мягкий	18–24	3–6
Лесс твердый	24–30	4–7
Песок	10–15	2–5
Скальные	45–50	20–30
Солончак, солонец
мягкий	20–26	3–6
твердый	28–32	5–9
Суглинок
легкий, лессовидный	18–24	3–6
тяжелый	24-30	5-8
Супесь	12-17	3-5
Торф	24-30	8-10
Чернозем, каштановый	22-28	5-7

Как рассчитать проведение необходимых работ

Посмотрите видео: ВИДЫ ГРУНТА. ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ УЧАСТКА

Все грунты с точки зрения строительства можно разделить на две группы:

Сцементированные, или скальные – каменные горные породы, разработка которых возможна только с применением технологий взрыва или дробления;
Несцементированные — выборка которых проводится вручную или с помощью экскаваторов, бульдозеров, другой спецтехники. К ним относятся пески, глины, смешанные типы грунтов.

На сложность разработки и стоимость земляных работ влияют следующие свойства грунтов:

Влажность – отношение массы воды, содержащейся в грунте, к массе твердых частиц;
Сцепление – сопротивление сдвигу;
Плотность — то есть масса одного кубического метра грунта в естественном состоянии;
Разрыхляемость – способность увеличиваться в объеме при выемке и разработке.

Таблица разрыхления грунта.

Категория	Наименование	Плотность, тонн / м3	Коэффициент разрыхления
І	Песок влажный, супесь, суглинок, разрыхленный	1,4–1,7	1,1–1,25
І	Песок рыхлый, сухой	1,2–1,6	1,05–1,15
ІІ	Суглинок, средний -мелкий гравий, легкая глина	1,5–1,8	1,2–1,27
ІІІ	Глина, плотный суглинок	1,6–1,9	1,2–1,35
ІV	Тяжелая глина, сланцы, суглинок со щебнем, гравием, легкий скальный грунт	1,9–2,0	1,35–1,5

Существуют также вычисления коэффициента остаточного разрыхления грунта, результат определяет, насколько почва поддается осадке при слеживании, при контакте с водой или утрамбовке. В строительстве эти расчеты имеют огромное значение для определения количества необходимого материала, а также их учитывают при складировании, утилизации земли.

Вся необходимая информация представлена далее в статье:

Наименование	Первоначальное увеличение объема после разработки, %	Остаточное разрыхление, %
Глина ломовая	28–32	6–9
Гравийно-галечные	16–20	5–8
Растительный	20–25	3–4
Лесс мягкий	18–24	3–6
Лесс твердый	24–30	4–7
Песок	10–15	2–5
Скальные	45–50	20–30
Солончак, солонец
мягкий	20–26	3–6
твердый	28–32	5–9
Суглинок
легкий, лессовидный	18–24	3–6
тяжелый	24-30	5-8
Супесь	12-17	3-5
Торф	24-30	8-10
Чернозем, каштановый	22-28	5-7

КР по СНИП.

Коэффициент разрыхления грунта по СНИП:

КР рыхлой супеси, влажного песка или суглинка при плотности 1.5 составляет 1,15 (категория первая).
КР сухого неуплотненного песка при плотности 1,4 составляет 1,11 (категория первая).
КР легкой глины или очень мелкого гравия при плотности 1,75 составляет 1,25 (третья вторая).
КР плотного суглинка или обычной глины при плотности 1,7 составляет 1,25 (категория третья).
КР сланцев или тяжелой глины при плотности 1,9 составляет 1,35. Плотность оставляем по умолчанию, т/м3.

Рассчитываем самостоятельно.

Известны следующие данные:

ширина котлована — 1,1 м;
вид почвы — влажный песок;
глубина котлована — 1,4 м.

Вычисляем объем котлована (Xk):

Xk = 41*1,1*1,4 = 64 м3.

Xr = 64*1,2 = 77 м3.

Таким образом, 77 кубов — это тот объем пласта, который подлежит вывозу по окончанию работ.

Для чего определяют разрыхления грунта?

В строительстве виды почвы условно делят на два основные вида:

Второй вид — породы несцементированные. Они отличаются дисперсностью, проще обрабатываются. Их плотность гораздо ниже, поэтому разработку можно вести ручным способом, с применением специальной техники (бульдозеров, экскаваторов). К несцементированному виду относят пески, суглинки, глину, чернозем, смешанные грунтовые смеси.

Снип коэффициент разрыхления песка – Коэффициент разрыхления грунта: таблица по СНИП.

Коэффициент разрыхления грунта: таблица по СНИП.

Коэффициент разрыхления грунта

Все грунты с точки зрения строительства можно разделить на две группы:

Сцементированные, или скальные – каменные горные породы, разработка которых возможна только с применением технологий взрыва или дробления;
Несцементированные, выборка которых проводится вручную или с помощью экскаваторов, бульдозеров, другой спецтехники. К ним относятся пески, глины, смешанные типы грунтов.

На сложность разработки и стоимость земляных работ влияют следующие свойства грунтов:

Влажность – отношение массы воды, содержащейся в грунте, к массе твердых частиц;
Сцепление – сопротивление сдвигу;
Плотность, то есть масса одного кубического метра грунта в естественном состоянии;
Разрыхляемость – способность увеличиваться в объеме при выемке и разработке.

Образец влажного грунта

Таблица — различные категории грунта

Таблица — наименование грунта и его остаточное разрыхление %

Пример расчета коэффициента разрыхления грунта

Находим объем котлована, а, следовательно, и грунта в естественном состоянии:

V_к = 40 · 1 · 1,5 = 60 м 3 .

Применяя коэффициент первоначального разрыхления грунта, определяем его объем после разработки:

V₁ = k_р · Vк = 1,2 · 60 = 72 м 3 ;

Следовательно, объем вывоза грунта составит 72м 3 .

Находим конечный объем гравийной подушки после трамбовки:

V_п = 40 · 1 · 0,3 = 12 м 3 .

Находим по таблице 2 максимальные значения первоначального и остаточного коэффициента разрыхления для гравийных и галечных грунтов и выражаем их в долях.

Первоначальный коэффициент разрыхления k_р = 20% или 1,2; остаточный коэффициент разрыхления k_ор = 8% или 1,08.

Вычисляем объем гравия для выполнения гравийной подушки конечным объемом 12 м 3 .

Следовательно, объем необходимого для отсыпки гравия составит 13,3м 3 .

Коэффициент разрыхления грунтов | «ЭкоАртСтрой»

Основными свойствами грунтов, влияющими на трудоёмкость и стоимость земляных работ, являются: влажность, разрыхляемость и плотность (важно для устройства оснований).

Влажность грунта – это степень насыщения его водой. Её определяют как отношение массы воды в самом грунте к массе его твёрдых частиц. Выражается влажность в процентах. При влажности менее 5% грунты считаются сухими, при более чем 30% – мокрыми. Трудоёмкость разработки грунта повышается с увеличением его влажности. Но исключением является только глина: сухую её разрабатывать сложнее. Но при порядочной влажности глинистые грунты обретают липкость, что значительно усложняет их разработку.

Наименование грунта

Плотность грунта тонн/м3Коэффициент разрыхления грунтаПесок рыхлый, сухойI1,2…1,61,05…1,15Песок влажный, супесь, суглинок разрыхленныйI1,4…1,71,1…1,25Суглинок, средний и мелкий гравий, легкая глинаII1,5…1,81,2.-1,27Глина, плотный суглинокIII1,6…1,91.2…1.

35Тяжелая глина, сланцы, суглинок с щебнем, гравием, легкий скальный грунтIV1,9…2,01,35…1,5

Коэффициент разрыхления грунтов – что это и как его расчитать. – Мои статьи – Каталог статей

Плотностью называется масса 1 м3 грунта в естественном состоянии (в плотном теле). Плотность несцементированных грунтов 1,2…2,1 тонн/м3 , скальных – до 3,3 тонн/м3.

Влажность характеризуется степенью насыщения грунта водой и определяется отношением массы воды в грунте к массе твердых частиц грунта, выражается в процентах. При влажности более 30 % грунты считаются мокрыми, а при влажности до 5 % – сухими. Чем выше влажность грунта, тем выше трудоемкость его разработки. Исключение составляет глина – сухую глину разрабатывать труднее. Однако при значительной влажности у глинистых грунтов появляется липкость, которая усложняет их разработку.

Грунт при разработке разрыхляется и увеличивается в объеме. Именно это количество грунта и перевозится с объекта к месту складирования либо утилизации самосвалами. Это явление, называемое первоначальным разрыхлением грунта, характеризуется коэффициентом первоначального рыхления Кp, который представляет собой отношение объема разрыхленного грунта к объему грунта в естественном состоянии.

Уложенный в насыпь разрыхленный грунт уплотняется под влиянием массы вышележащих слоев грунта или механического уплотнения, движения транспорта, смачивания дождем и т. д.Однако грунт длительное время не занимает того объема, который он занимал до разработки, сохраняя остаточное разрыхление, показателем которого является коэффициент остаточного разрыхления грунта Кop.

Показатели плотности , а также коэффициент первоначального разрыхления грунтов по категориям приведена в таблице:

englishpromo.ru

Коэффициент разрыхления грунтов | «ЭкоАртСтрой»

Влажность грунта – это степень насыщения его водой. Её определяют как отношение массы воды в самом грунте к массе его твёрдых частиц. Выражается влажность в процентах. При влажности менее 5% грунты считаются сухими, при более чем 30% – мокрыми. Трудоёмкость разработки грунта повышается с увеличением его влажности. Но исключением является только глина: сухую её разрабатывать сложнее. Но при порядочной влажности глинистые грунты обретают липкость, что значительно усложняет их разработку.

Наименование грунта	Категория грунта	Плотность грунта тонн/м3	Коэффициент разрыхления грунта
Песок рыхлый, сухой	I	1,2…1,6	1,05…1,15
Песок влажный, супесь, суглинок разрыхленный	I	1,4…1,7	1,1…1,25
Суглинок, средний и мелкий гравий, легкая глина	II	1,5…1,8	1,2.-1,27
Глина, плотный суглинок	III	1,6…1,9	1.2…1.35
Тяжелая глина, сланцы, суглинок с щебнем, гравием, легкий скальный грунт	IV	1,9…2,0	1,35…1,5

www.ekoartstroi.ru

Коэффициент разрыхления грунта (таблица, снип)

Виды

Скальные, каменные, горные и сцементированные породы – разработка возможна лишь с применением дробления или с использованием технологии взрыва.
Глина, песок, смешанные типы пород – выборка производится вручную или механизировано с помощью бульдозеров, экскаваторов или другой специализированной техники.

Свойства

Разрыхление – увеличение объема земли при выемке и разработке.
Влажность – соотношение массы воды, которая содержится в земле, к массе твердых частиц. Определяется в процентах: грунт считается сухим при влажности менее 5%, превышающий отметку 30% – мокрый, в диапазоне от 5 до 30% – нормальная влажность. Чем более влажный состав, тем более трудоемкий процесс его выемки, исключением является глина (чем более сухая – тем сложнее ее разрабатывать, слишком влажная – приобретает вязкость, липкость).
Плотность – масса 1 м3 грунта в плотном (естественном) состоянии. Самые плотные и тяжелые скальные породы, наиболее легкие – песчаные, супесчаные почвы.
Сцепление – величина сопротивления к сдвигу, песчаные и супесчаные почвы имеют показатель – 3–50 кПа, глины, суглинки — 5–200 кПа.

Категория	Наименование	Плотность, тонн / м3	Коэффициент разрыхления
І	Песок влажный, супесь, суглинок, разрыхленный	1,4–1,7	1,1–1,25
І	Песок рыхлый, сухой	1,2–1,6	1,05–1,15
ІІ	Суглинок, средний -мелкий гравий, легкая глина	1,5–1,8	1,2–1,27
ІІІ	Глина, плотный суглинок	1,6–1,9	1,2–1,35
ІV	Тяжелая глина, сланцы, суглинок со щебнем, гравием, легкий скальный грунт	1,9–2,0	1,35–1,5

Наименование	Первоначальное увеличение объема после разработки, %	Остаточное разрыхление, %
Глина ломовая	28–32	6–9
Гравийно-галечные	16–20	5–8
Растительный	20–25	3–4
Лесс мягкий	18–24	3–6
Лесс твердый	24–30	4–7
Песок	10–15	2–5
Скальные	45–50	20–30
Солончак, солонец
мягкий	20–26	3–6
твердый	28–32	5–9
Суглинок
легкий, лессовидный	18–24	3–6
тяжелый	24-30	5-8
Супесь	12-17	3-5
Торф	24-30	8-10
Чернозем, каштановый	22-28	5-7

Как рассчитать проведение необходимых работ

Посмотрите видео: ВИДЫ ГРУНТА. ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ УЧАСТКА

Коэффициент Разрыхления Грунта | Таблица СНИП 📊

📊 Для составления сметы и оценки стоимости работ мало знать габариты котлована, необходимо также учитывать особенности грунта. Одной из таких характеристик является коэффициент разрыхления грунта, позволяющий определить увеличение объема при выемке его из котлована.

Все грунты с точки зрения строительства можно разделить на две группы:

Сцементированные, или скальные – каменные горные породы, разработка которых возможна только с применением технологий взрыва или дробления;
Несцементированные — выборка которых проводится вручную или с помощью экскаваторов, бульдозеров, другой спецтехники. К ним относятся пески, глины, смешанные типы грунтов.

На сложность разработки и стоимость земляных работ влияют следующие свойства грунтов:

Влажность – отношение массы воды, содержащейся в грунте, к массе твердых частиц;
Сцепление – сопротивление сдвигу;
Плотность — то есть масса одного кубического метра грунта в естественном состоянии;
Разрыхляемость – способность увеличиваться в объеме при выемке и разработке.

Таблица Разрыхления Грунта

Категория	Наименование	Плотность, тонн / м3	Коэффициент разрыхления
І	Песок влажный, супесь, суглинок, разрыхленный	1,4–1,7	1,1–1,25
І	Песок рыхлый, сухой	1,2–1,6	1,05–1,15
ІІ	Суглинок, средний -мелкий гравий, легкая глина	1,5–1,8	1,2–1,27
ІІІ	Глина, плотный суглинок	1,6–1,9	1,2–1,35
ІV	Тяжелая глина, сланцы, суглинок со щебнем, гравием, легкий скальный грунт	1,9–2,0	1,35–1,5

Вся необходимая информация представлена далее в таблице:

Наименование	Первоначальное увеличение объема после разработки, %	Остаточное разрыхление, %
Глина ломовая	28–32	6–9
Гравийно-галечные	16–20	5–8
Растительный	20–25	3–4
Лесс мягкий	18–24	3–6
Лесс твердый	24–30	4–7
Песок	10–15	2–5
Скальные	45–50	20–30
Солончак, солонец
мягкий	20–26	3–6
твердый	28–32	5–9
Суглинок
легкий, лессовидный	18–24	3–6
тяжелый	24-30	5-8
Супесь	12-17	3-5
Торф	24-30	8-10
Чернозем, каштановый	22-28	5-7

КР по СНИП

Коэффициент разрыхления грунта по СНИП:

КР рыхлой супеси, влажного песка или суглинка при плотности 1. 5 составляет 1,15 (категория первая).
КР сухого неуплотненного песка при плотности 1,4 составляет 1,11 (категория первая).
КР легкой глины или очень мелкого гравия при плотности 1,75 составляет 1,25 (третья вторая).
КР плотного суглинка или обычной глины при плотности 1,7 составляет 1,25 (категория третья).
КР сланцев или тяжелой глины при плотности 1,9 составляет 1,35. Плотность оставляем по умолчанию, т/м3.

Рассчитываем самостоятельно

Известны следующие данные:

ширина котлована — 1,1 м;
вид почвы — влажный песок;
глубина котлована — 1,4 м.

Вычисляем объем котлована (Xk):

Xk = 41*1,1*1,4 = 64 м3.

Xr = 64*1,2 = 77 м3.

Таким образом, 77 кубов — это тот объем пласта, который подлежит вывозу по окончанию работ.

Для чего определяют разрыхления грунта?

В строительстве виды почвы условно делят на два основные вида:

сцементированный;
несцементированный.

Коэффициент первоначального и остаточного разрыхления грунта

Большинство строительных работ не обходятся без разработки грунта при рытье котлована под фундамент. Для составления сметы недостаточно знать какое количество почвы будет добыто. Важно учесть несколько важных показателей, среди которых — коэффициент разрыхления грунта, позволяющий рассчитать величину его увеличения после извлечения.

Типы грунта с точки зрения строительства

Грунт в строительстве — породы, залегающие в верхних слоях земной коры. Выделяют две основные группы: скальные и рыхлые. Виды:

скальные — водоустойчивые, несжимаемые, залегают в виде сплошного массива;
песчаные (супесь) – непластичные, в сухом состоянии сыпучие. При увеличении влажности меняется объем и плотность песка. Водопроницаемы, подвержены размыванию. Несколько видов: пылеватый, средний, гравелистый. Наиболее подходящим считается гравелистый вид;
глинистые (суглинок) – пластичные, связные. Водопроницаемы, при увеличении влажности сильно увеличивается объем. При замерзании влаги сильно пучатся, при высыхании плохо отдают воду, подвержены растрескиванию. Легко размываются проточной водой;
лессовидные – в сухом состоянии прочные и твердые, при увеличении влажности расплываются. Увеличение влажности приводит к резкому снижению несущей способности и просадке;
торфяники — неравномерное сжатие, быстро насыщается влагой, вспучиваются. Не подходят для строительства;
плывуны — подвижны, быстро насыщаются водой, что приводит к разжижению;
растительные или биогенные — плодородные грунты. Имеют низкую несущую способность, поскольку плодородный слой со временем разлагается, неравномерно уменьшаясь.

После определения типа почвы определяют количество дополнительных строительных работ. При необходимости тип заменяют на более подходящий.

Важные свойства грунта

Свойства грунта — особенности того или иного вида почвы, определяемые входящими в состав компонентами. Для строительства наиболее важно учесть свойства, характеризующие поведение земли при естественном залегании и взаимодействии с инженерной и хозяйственной деятельностью человека.

Основные свойства:

влажность — степень насыщенности пор почвы влагой. Определяется в процентном отношении массы воды к массе твердых частиц. Норма — от 6 до 24 %. Соответственно: ниже 6 % – сухие почвы, свыше 30 % – влажные. Чем выше этот показатель, тем сложнее разработка;
сцепление — показатель, характеризующий связи между частицами смеси и то, как они сопротивляются сдвигу. Для песчаных пород нормальным считается показатель в пределах 0,03-0,05 МПа, для глины – 0,05-0,3 МПа;
плотность — показатель, который зависит от сочетания влажности и состава. Рассчитывается как отношение массы почвы к занимаемому ей объему. Наименьшая плотность у песков, наибольшая – у скальных пород;
разрыхляемость – способность увеличивать объем при разработке;
водоудерживающая способность. Зависит от плотности материала.

Зачем нужно определять разрыхление грунта

Объемы почвы в момент добычи и после окончания процесса существенно отличаются. Предварительная оценка степени разрыхления грунта позволяет оценить будущие строительные работы и финансовые затраты, которые понадобятся для вывоза добытой земли или ее трамбования.

Даже после естественного или механического уплотнения под воздействием вышележащих слоев, осадков или работы строительной техники, материал не займет того объема, который был до начала работ. Каждый тип земли имеет свой показатель разрыхления, зависящий от состава, влажности, плотности и сцепления.

Понятие коэффициента разрыхления грунта

Коэффициент разрыхления — показатель, который необходимо рассчитать не только проектировщикам, но и специалистам, непосредственно работающим на стройплощадке. Наиболее точный способ расчетов — взвешивание разработанной земли. Конечно, в большинстве случаев применить его нереально.

Для различных видов пород строительными нормами и правилами (СНиП) устанавливается стандартный показатель, указывающий насколько увеличится V почвы после извлечения из места естественного залегания. Чем выше плотность добытой земли, тем больше она разрыхляется после извлечения. Это явление объясняется тем, что после извлечения разрываются связи между компонентными частицами почвы.

Показатель позволяет осуществить перевод объема грунта в твердом теле в аналогичный показатель (в м3) в рыхлом состоянии.

Коэффициент первоначального разрыхления

КАТЕГОРИЯ	НАИМЕНОВАНИЕ	ПЛОТНОСТЬ (тонн/м³)	КОЭФФИЦИЕНТ РАЗРЫХЛЕНИЯ
1	Песок влажный, супесь, суглинок разрыхленный	1,4 – 1,7	1,1 – 1,25
1	Песок сухой рыхлый	1,2 – 1,6	1,05 – 1,15
2	Суглинок, гравий мелкий или средний, легкая глина	1,5 – 1,8	1,2 – 1,27
3	Глина, плотный суглинок	1,6 – 1,9	1,2 – 1,35
4	Тяжелая глина, сланцы, суглинок с примесью щебня, гравия, легкий скальный грунт	1,9 – 2,0	1,35 – 1,5

СНиП содержит табличные показатели, разделенные на две колонки.

Первая колонка показывает, насколько увеличится объем той или иной категории грунта сразу после выработки и складирования. Содержатся в документе – 2 ЕНиР Е2 В1.

Данные из таблицы применяются к почвам, которые пролежали в отвале не более четырех месяцев и не подверглись процессам естественного уплотнения.

Коэффициент остаточного разрыхления

В процессе складирования (более 4 месяцев) и воздействия атмосферных осадков, грунт уплотняется. Показатель разрыхления, по сравнению с первоначальными показателями, меняется в сторону уменьшения. Для определения остаточного коэффициента используют графу документа, в котором указаны остаточные показатели разрыхления.

Расчет объема грунта для вывоза

Недостаточно знать числовые показатели коэффициента, необходимо провести дополнительные расчеты, чтобы определить объем земли, которую нужно будет вывезти. Понадобится определить данные:

ширина – 2 м;
глубина – 2 м;
общая длина фундамента – 30 м;
почва — влажный песок.

Алгоритм расчетов:

Определить V котлована: Vk= 30x2x2= 120 м3.
Расчет первичного коэффициента для влажного песка ( средний Kp= 1,2) Kp= 1,2х120 = 144 м3.

Расчет объема лишнего грунта после обратной засыпки

Для определения объема лишнего грунта после обратной засыпки понадобятся показатели:

V котлована – 900 м3;
V фундамента – 700 м3;
почва — суглинок.

Расчет:

Находим V обратной засыпки, равный разнице между V котлована и V фундамента: 900-700=200 м3.
Для суглинка (средний показатель – 6,5 %), коэффициент равен 1,065.
V обратной засыпки: 200/1,065= 187,8 м3.
Учитываем Kp и получаем: (200-187,8)/1,27=12,2 м3.

Коэффициент разрыхления грунта: пример расчета для строительства

Работы связанные со строительством начинаются с маркировки надела и ноу-хау грунта под фундамент. Работы связанные с землей занимают также первую строку в ремонтной смете, и большая сумма доводится на оплату техники, производящей углубление и вывоз грунта с надела. Для составления сметы и оценки цены работ мало знать размеры котлована, нужно также предусматривать отличительные характеристики грунта. Одной из подобных характеристик считается показатель разрыхления грунта, дающий возможность установить повышение объема при выемке его из котлована

Показатель разрыхления грунта

Все грунты с точки зрения строительства можно поделить на 2 группы:

Сцементированные, или скальные – каменные породы гор, разработка которых может быть только с использованием технологий взрыва или разделения;
Несцементированные, выборка которых ведется ручным способом или при помощи экскаваторов, бульдозеров, иной специальной техники. К ним относятся пески, глины, смешанные виды грунтов.

На трудность ноу-хау и стоимость работ с землей воздействуют следующие свойства грунтов:

Влажность – отношение массы воды, имеющейся в грунте, к массе твёрдых частиц;
Сцепление – сопротивление сдвигу;
Плотность, другими словами масса одного кубического метра грунта в природном состоянии;
Разрыхляемость – способность увеличиваться в объеме при выемке и разработке.

Влажность грунт – это мера его насыщения водой, выраженная в процентах. Обычная влажность лежит в пределах 5-25%,а грунты, имеющие влажность более 30%, считаются влажными. При влаги до 5% грунты называют сухими.

Пример влажненького грунта

Сцепление действует на сопротивление грунта сдвигу, у песков и супесей данный показатель находится в диапазоне 3-50 кПа, у глин и суглинков – в пределах 5-200 кПа.

Плотность находится в зависимости от хорошего и количественного почвенного состава, а еще от его влажности. Самыми крепкими, и, поэтому, тяжёлыми считаются скальные грунты, особенно лёгкие категории грунта – пески и супеси. Свойства грунтов показаны в таблице:

Таблица — разные категории грунта

Как заметно из таблицы, показатель первоначального разрыхления грунта прямиком пропорционален плотности грунта, другими словами, чем крепче и тяжелее грунт в природных ситуациях, тем больше объема он занимает в подобранном состоянии. Этот показатель действует на объемы вывозки грунта после его ноу-хау.

Существует также подобный показатель, как остаточное разрыхление грунта, он демонстрирует, насколько грунт подчиняется осадке в процедуре слеживания, при контакте с водой, при трамбовке механизмами. Для приватного строительства данный показатель имеет большое значение при заказе гравия для исполнения подушки под фундамент и прочих работ, связанных из расчета привозного грунта. Также он очень принципиален для складирования и утилизации грунтов.

Таблица — название грунта и его остаточное разрыхление %

Пример расчета коэффициента разрыхления грунта

Использование коэффициентов начального и остаточного разрыхления грунтов в действительности можно посмотреть на примере расчета. Представим, что имеется потребность сделать разработку грунта под котлован заглубленного фундамента ленточного типа с дальнейшей отсыпкой гравийной подушки. Грунт на участке – мокрый песок. Ширина котлована – 1 метр, вся длина ленты фундамента 40 метров, глубина котлована – 1,5 метров, толщина гравийной подушки после трамбовки – 0,3 метра.

Находим объем котлована, а, поэтому, и грунта в природном состоянии:

Vк = 40 · 1 · 1,5 = 60 м3.

Используя показатель начального разрыхления грунта, находим его объем после ноу-хау:

V1 = kр · Vк = 1,2 · 60 = 72 м3;

где kр= 1,2 – показатель начального разрыхления грунта для влажненького песка, принятый по среднему значению (таблица 1).

Стало быть, объем вывоза грунта будет составлять 72м3.

Находим конечный объем гравийной подушки после трамбовки:

Vп = 40 · 1 · 0,3 = 12 м3.

Находим по таблице 2 предельные значения первоначального и остаточного коэффициента разрыхления для гравийных и галечных грунтов и выражаем их в долях.

Первый показатель разрыхления kр = 20% или 1,2; последний показатель разрыхления kор = 8% или 1,08.

Вычисляем объем гравия для исполнения гравийной подушки конечным объемом 12 м3.

V2 = Vп ·kр/kор=12 · 1,2/1,08 = 13,33 м3.

Стало быть, объем нужного для отсыпки гравия будет составлять 13,3м3.

Разумеется, подобный расчет считается очень примерным, но он даст вам представление про то, что такое показатель разрыхления грунта, и для чего он применяется. При проектировке коттеджа или дома для жилья используется более сложная методика, но для подготовительного расчета строительных материалов и трудозатрат на гаражное строительство или домика на даче можно ее применять.

Коэффициент разрыхления грунтов – что это и как его расчитать. – Мои статьи – Каталог статей

Уложенный в насыпь разрыхленный грунт уплотняется под влиянием массы вышележащих слоев грунта или механического уплотнения, движения транспорта, смачивания дождем и т.д.Однако грунт длительное время не занимает того объема, который он занимал до разработки, сохраняя остаточное разрыхление, показателем которого является коэффициент остаточного разрыхления грунта Кop.

Наименование грунта	Категория грунта	Плотность грунта тонн/м3	Коэффициент разрыхления грунта
Песок рыхлый, сухой	I	1,2…1,6	1,05…1,15
Песок влажный, супесь, суглинок разрыхленный	I	1,4…1,7	1,1…1,25
Суглинок, средний и мелкий гравий, легкая глина	II	1,5. ..1,8	1,2.-1,27
Глина, плотный суглинок	III	1,6…1,9	1.2…1.35
Тяжелая глина, сланцы, суглинок с щебнем, гравием, легкий скальный грунт	IV	1,9…2,0	1,35…1,5

Исходя из вышеизложенного, необходимо отметить, что при расчете общей стоимости выполнения работ Заказчику следует учитывать тот факт, что зная геометрические размеры будущего котлована нужно объем грунта в материке умножить на коэффициент первоначального разрыхления. Именно такое количество грунта фактически будет разработано спецтехникой и вывезено с объекта строительства для утилизации либо складирования. И именно эту цифру следует умножать на стоимость разработки, погрузки и вывоза одного мерта кубического грунта.

Влияние земляных работ в метро с разным опорным давлением на существующий инженерный туннель в Сиане, Лесс

Взаимодействие между двумя щитовыми туннелями и интегрированным коридором труб является сложным и до сих пор не изучено. В этой статье исследовано влияние конструкции двухпутного метро на характеристики деформации существующего комплексного коридора трубопровода на основе численного моделирования на примере истории в Сиане, Китай. Во-первых, лесс — это особый вид глинистой почвы.При теоретическом расчете давления вскрышного грунта щитового туннеля теория давления рыхлого грунта при неполном выгибании грунта может использоваться для расчета при учете выгиба грунта. Затем, в лёссовой зоне Сианя, существующий комплексный коридор трубопровода подвергается воздействию строительных нарушений. Вертикальное смещение существующего инженерного туннеля коридора трубопровода под воздействием различных опорных давлений, учитывающих или не учитывающих эффект свода грунта, было извлечено из МКЭ. Результаты показали, что в случае, когда левая и правая линии строятся в разное время, на вертикальное смещение галереи труб влияет разное опорное давление. Если давление поддержки невелико, осадка будет большой, а подъем будет незначительным. В соответствии с методами строительства и поддерживающими давлениями, указанными в этой статье, строительство щитового туннеля не повредит безопасности комплексного коридора труб.

1. Введение

В городских районах инженерный туннель представляет собой своего рода подземное сооружение для транспортировки воды, сточных вод, нефти, природного газа и других материалов.Инженерные тоннели получили широкое распространение во всем мире после того, как первый из них был построен в Париже в 1851 году. В настоящее время отечественные и зарубежные страны находятся в периоде бурного освоения подземного пространства. Все более плотные линии метро, трубопроводы, линии подземных переулков и т. д. будут ограничивать друг друга [1–3]. Как уменьшить влияние между линиями, будет большой проблемой, которую необходимо срочно решить при строительстве подземных зданий в будущем.

Поэтому встречается под существующим комплексным коридором труб в процессе использования щитового метода при строительстве тоннелей метрополитена.Кроме того, проходка щита часто проводится в мягком грунте. При нарушении грунта особенно легко вызвать поверхностную осадку и деформацию окружающих слоев грунта и верхних трубопроводов [4–6]. Это сильно повлияет на стабильность существующей комплексной галереи труб.

В настоящее время в стране и за рубежом проведены объемные работы по имитационному исследованию трехмерного динамического процесса строительства щитовых тоннелей. Было проведено большое количество исследований по изучению влияния проходки подземных щитов на существующие тоннели [7–11].А щитовая конструкция влияет на внутреннюю силу и деформацию прилегающих зданий [12, 13].

Тем не менее, численное моделирование влияния процесса трехмерного динамического строительства щитового тоннеля на комплексную трубную галерею проводится относительно редко. Было проведено все больше исследований взаимодействия туннеля и трубы, в большинстве из которых было принято решение упростить взаимодействие туннеля и трубы как двумерную задачу. К ним относятся несколько аналитических решений [14–18]. Ван и др.[19] разработали основанную на Винклере модель взаимодействия труба-грунт-тоннель, которая сосредоточена на различных взаимодействиях трубы-грунта при относительном движении трубы вверх и вниз. В исследовании Лина и др. [20] были сформулированы аналитические решения, включающие модель Пастернака без напряжения, которая полностью учитывает образование зазора и ориентацию трубопровода, для оценки реакции трубопровода и вышележащего грунта. Поскольку все эти предыдущие исследования сводили взаимодействие туннеля и трубопровода к двумерной задаче, эти три задачи не могут быть определены.

Поэтому особенно важно использовать численные методы для моделирования воздействия строительства щитового туннеля на комплексный коридор трубопровода, а строительство комплексного коридора трубопровода имеет долгосрочный план развития в Китае. На основе защитного туннеля метро Сиань, проходящего через существующий комплексный коридор трубопровода, в этой статье будет создана численная модель для моделирования процесса строительства защитного туннеля метро, проходящего через существующий комплексный коридор трубопровода. Строительный метод «линейная перекопка» анализирует влияние проходки щита на деформацию существующего комплексного трубного коридора в условиях учета действия грунтового свода и поддерживающего давления без учета действия грунтового свода.

2. Родственная теория опорного давления щита

2.1. Теория давления Терзаги на рыхлый грунт

Основываясь на предположении, что поверхность скольжения вертикальна, Терцаги пришел к выводу, что широко используется формула давления рыхлого грунта [21]:где коэффициент давления со стороны грунта, значение находится в пределах 1.0 и 1,5 рекомендуется брать 1,0; – высота вышележащего грунта; верхняя нагрузка; – радиус тоннеля; пролет пещеры; угол внутреннего трения грунта; c – сцепление грунта; и является удельным весом.

2.2. Теория давления рыхлого грунта при эффекте неполного сводообразования грунта

В теории давления рыхлого грунта Терцаги рекомендуется выбирать коэффициент бокового давления грунта равным 1,0. Выбор этого значения как наилучшего является спорным.Хэнди [22] проанализировал недостаточность модели арки давления и вывел коэффициент удержания давления грунта на основе круга напряжений Мора.

Поскольку метод проходки щита позволяет лучше контролировать повреждение пласта, можно считать, что эффект выгиба грунта не такой, как предполагалось при давлении рыхлого грунта в Терзаги. То есть почвенная арка представляет собой неполную почвенную арку, и эффект свода проявляется не полностью. Основываясь на теории Хэнди, Ли [23] гасит боковое сжатие грунта, учитывая эффект неполной арки.Схема частично развитого эффекта сводообразования грунта показана на рисунке 1.

Формула расчета давления рыхлого грунта при неполном эффекте сводообразования грунта выглядит следующим образом:
Для глинистого грунта коэффициент активного давления грунта должен учитывать сцепление в Формула коэффициента бокового давления грунта. По теории давления грунта Ренкина коэффициент активного давления грунта К _а глинистого грунта равен
. подставляется в формулу (4) и формулу (5) для расчета.Получается расчетная формула давления рыхлого грунта при неполном действии свода грунта с учетом сцепления:
стресс, в результате чего меньше. Следовательно, зависит от коэффициента поглощения пласта, а B ₁ – это ширина рыхлой полосы. То есть смещение свода где – параметр потерь пласта, то есть смещение арочной поверхности забоя.
2.3. Сравнительный анализ давления грунта на верхнюю часть тоннеля
В теории давления рыхлого грунта при неполном сводообразном воздействии грунта с учетом сцепления необходим параметр потерь пласта. Этот параметр можно рассчитать по эквивалентной формуле потерь пласта, предложенной Логанатаном и Поулосом [24]: где скорость потери пласта, радиус тоннеля, параметр зазора, который также является отложением свода.
В соответствии с преобразованием формулы (8),
Таким образом, в сочетании с соответствующими параметрами можно рассчитать различные значения давления рыхлого грунта при эффекте неполного сводообразования грунта с учетом сцепления.
Параметры пласта участка Сианьского метрополитена показаны в таблице 1. Мощность перекрывающего грунта туннеля составляет 18,0, а радиус туннеля — 3,07.
1
Длина модели составляет 50 м в x Направление, 30 м в направлении Y и 34 м в направлении Z [21].Сетка конечных элементов ABAQUS показана на рисунке 16. Диаметр выемки щита D составляет 6,4 м, а глубина подземного свода туннеля C составляет 7 м. Метод численного моделирования описан в тестовой схеме в разделе 2. В соответствии с параметрами проходки реального проекта щита и формулой прочности на статическое давление грунта [23] рассчитывают трапециевидное опорное напряжение, приложенное к забою выемки, , в Па , где – мощность скального и грунтового слоя перед забоем, , в м .

4.2.2. Анализ результатов расчета
(1) Активный режим отказа . Смещение грунта перед выемкой щита, соответствующее последнему шагу анализа, показано на рисунке 17. поверхность, и объем постепенно увеличивается; однако умеренно выветрелый слой мергеля не показывает явной деформации из-за его высокой прочности.Как и в разделе 2, деформация породы и грунта перед поверхностью выемки начинается с верхнего слоя мягкого грунта, в то время как нижний умеренно выветрелый слой мергеля не имеет явных деформаций, а окончательная форма неустойчивости представляет собой перевернутую трапецию с широкой верхней частью. и узкий нижний.
(2) Изменение поля напряжения . С уменьшением опорного напряжения забоя изменяется и поле напряжений окружающих горных пород и грунта. Когда опорное давление забоя щитового тоннеля снижается до 0 бар, поле напряжений породы и грунта показано на рисунке 18.
На диаграмме облака напряжений видно, что по мере того, как грунт вблизи поверхности выемки перемещается в камеру давления, напряжение в грунте уменьшается из-за разгружающего эффекта выемки грунта, демонстрируя определенное явление снятия напряжения. Кроме того, напряжение грунта передается на близлежащий грунт с небольшим смещением, проявляя слабый эффект сводообразования. Сторона подтверждает, что способность к выгибанию слоя глины слабее, чем у слоя песка.
4.2.3. Анализ аналитической модели
В соответствии с предыдущими результатами численного моделирования автор рисует приблизительную трехмерную модель нестабильности забоя выемки щита в этих рабочих условиях, как показано на рисунке 19.

Можно видеть, что в этих рабочих условиях предельная опорная сила щитового забоя должна быть рассчитана по модели 1 в разделе 2 настоящего документа, а вышележащее давление грунта должно быть рассчитано по расширенному рыхлому методу Терцаги. Формула давления земли. Включив расчетные параметры в формулы (9) и (32), получим значение предельной опорной силы при среднем положении клина
4.3. Анализ факторов, влияющих на предельную опорную силу в композитном грунтово-скальном пласте
Для дальнейшего понимания клиновой модели композитного грунтово-скального пласта был проведен анализ чувствительности нескольких основных параметров, влияющих на предельную опорную силу щитового забоя выемки. .Параметры расчета следующие: глубина залегания H = 7,0 м, диаметр D = 6,4 м, γ _клин = γ _призма = 19,36 кПа, φ клин = φ _{2 клин = 2,0 90 м 60 40 90 _{2 . °, и c _клин = c _призма = 14,5 кПа.}}
4.3.1. Влияние «угла клина»
При расчете модели клина в этой статье автор получает значения силы опоры забоя при различных углах клина, изменяя «угол клина», и, наконец, принимает максимальное значение вышеуказанной опоры. усилие в качестве предельной опорной силы забоя выемки путем повторной итерации с помощью MATLAB.Результаты показаны на рисунке 20.

Из рисунка 20 видно, что значение опорной силы тесно связано с «углом клина». С увеличением «клинового угла» опорная сила постепенно достигает максимума, а затем после достижения пика постепенно уменьшается.
4.3.2. Влияние давления грунта вскрышных пород
Для изучения влияния давления грунта вскрышных пород на результаты расчета предельной опорной силы в этом разделе проводится анализ чувствительности влияния давления грунта вскрышных пород на предельную опорную силу.Соотношение между ними показано на рис. 21.

Видно, что предельная опорная сила линейно уменьшается с увеличением давления грунта вскрышных пород. Когда давление вскрышных пород рассчитывается по весу всей вскрыши Земли, предельное опорное давление составляет 75,56 кПа; когда давление грунта вскрышных пород рассчитывается по формуле Терцаги давления рыхлого грунта, предельная опорная сила снижается до 2,00 кПа.
4.3.3. Влияние глубины заглубления туннеля
На рис. 22 показано соотношение между предельной опорной силой и глубиной защитного экрана.Видно, что с увеличением глубины залегания предельная опорная сила увеличивается нелинейно. Следовательно, влияние глубины заложения на предельную опорную силу постепенно уменьшается с увеличением глубины заложения.

4.3.4. Влияние сцепления
На рис. 23 показана взаимосвязь между предельной поддерживающей силой и сцеплением. Связь между ними заключается в увеличении сцепления и линейном уменьшении предельной поддерживающей силы.Когда сила сцепления увеличивается до 16 кПа, предельная поддерживающая сила уменьшается до 0 Па, что указывает на то, что поверхность выемки грунта может достичь самоустойчивости без поддерживающей силы. Видно, что при большой силе сцепления извлекаемого пласта и низком уровне грунтовых вод окружающая порода туннеля обладает определенной способностью к самоустойчивости, и рекомендуется выбирать открытый способ проходки.

4.3.5. Влияние коэффициента отношения мощности грунта
Для изучения взаимосвязи между мощностью верхнего слоя грунта и предельной опорной силой в середине местного клина в композитном грунтово-скальном слое был использован коэффициент пропорциональности слоя грунта вводится мощность, , где – мощность слоя пылеватой глины перед забоем, а .
На рис. 24 показана зависимость между предельной поддерживающей силой и коэффициентом пропорциональности слоя грунта. Видно, что с увеличением коэффициента доли грунта предельная опорная сила увеличивается нелинейно, а скорость увеличения постепенно уменьшается.

5. Выводы
На основе обобщения и анализа результатов отечественных и зарубежных исследований в данной работе с использованием численного моделирования и теоретического анализа систематически исследована устойчивость поверхности выемки щитового тоннеля в породно-грунтовых композитных толщах и получены некоторые предварительные результаты. Выводы: (1) В композитном слое почва-порода результаты моделирования показывают, что форма «разгрузочной рыхлой зоны» в основном определяется свойствами верхнего слоя почвы, а свойства нижнего слоя породы в основном определяют объем форма «зоны скользящей неустойчивости», мало влияющая на верхнюю «зону разгрузки».Когда коэффициент твердости нижних пластов велик, область скользящей неустойчивости начинается от границы раздела между грунтом и пластами, проявляя «локальный клин»; при малом твердом коэффициенте нижних слоев зона неустойчивости скольжения начинается с нижней части щита, представляя собой «складчатый клин» (2). На самом деле форма поверхности скольжения тесно связана со свойствами горных пород. и почва. Благодаря простому математическому выводу формула Терцаги для давления рыхлой земли распространяется на случай наклонной поверхности скольжения; на основе предыдущей концепции расчета модели клина в сочетании с результатами численного расчета режима неустойчивости щитового забоя в разделе 2 настоящей статьи аналитическая формула предельной опорной силы неустойчивости щитового забоя в композитном слое грунт-скальная порода выводится.Численное моделирование предварительно подтверждает надежность предложенного в данной работе метода расчета. слой. Кроме того, когда устойчивость верхнего слоя грунта хорошая, то есть угол внутреннего трения и сцепление грунта велики, а давление подземных вод невелико, рекомендуется использовать открытый или полуоткрытый режим проходки туннелей, чтобы дать полную свободу действий. к туннельной способности щита.
Доступность данных
Данные, использованные для поддержки результатов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Благодарности
Работа выполнена при поддержке Министерства образования гуманитарных и социальных наук Китая (номер 20YJAZH022).
(PDF) Влияние земляных работ на температурный режим вечной мерзлоты
E.В. Марков, С.А. Пульников, Ю.В. Сысоев С., Казакова Н.В.
http://www.iaeme.com/IJMET/index.asp 2064 [email protected]
Разрыхление вечной мерзлоты и заполнение водой пустых пор (во время осадков)
и при в то же время при среднегодовой температуре вечной мерзлоты в интервале
интенсивных фазовых превращений (пластично-мерзлый грунт) наблюдается значительное повышение средней температуры грунта
. В рассмотренном в статье случае прибавка составила +0.1 ºС. Для
пластично-мерзлых грунтов такое повышение температуры является существенным фактором, ускоряющим
деградацию вечной мерзлоты и термоэрозию. Таким образом, устойчивость сооружений на многолетней мерзлоте
определяется не только тепловым воздействием конструкций, но и изменением структуры грунта
при земляных работах.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Горковенко А. И. Основы теории расчета пространственного положения подземного трубопровода
под влиянием сезонных процессов, 1-е издание.Тюмень:
Тюменский нефтегазовый университет, 2006, 305 с.
[2] Михайлов П.Ю. Динамика процессов тепломассопереноса и теплосилового
взаимодействия промерзающих грунтов с подземным трубопроводом, 1-е издание. Тюмень: Тюменский университет
, 2012.
[3] Кутателадзе С.С. Основы теории массообмена «Основы теории массообмена»,
1-е издание. М. : Атомиздат, 1979. С. 416.
[4] Марков Е.В., Пульников С.А., Сысоев Ю.В. S. Сравнение методов расчета параметров теплопередачи
для подземного трубопровода в широком диапазоне температур продукта
, Международный журнал гражданского строительства и технологий, 9(7), 2018, стр.
1903-1909
[5] Марков, Е.В., Пульников, С.А., Сысоев, Ю.С. S. Методика расчета времени безопасной остановки
подземного трубопровода с высокотемпературной нефтью, Международный журнал гражданского строительства
Инженерия и технология, 9(8), 2018, стр.1699-1705
[6] Марков Е.В., Пульников С.А., Сысоев Ю.В. S. Исследование температуры насыпи
, Международный журнал гражданского строительства и технологий, 9(9), 2018, стр. 10-
15
[7] Мадху, Б., Венкатеш, Г., Редди, К.Дж., Гурудаттрея, Г.С., Исследование фазового перехода
, система накопления тепловой энергии на основе материала, Международный журнал механики
, инженерия и технология, 8(12), 2017, стр.333-337
[8] Прасад, А.Р., Васудеван, Н., Кришнарадж, С., Суреш, С.М., Баладжи, С. Проектирование и разработка
ориентированных на материал с фазовым переходом колб для хранения, Международный журнал
Механического Техника и технологии, 9(8), 2018, стр. 204-214.
[9] Али, К.К., и Хассан, Хатем А., Численно-экспериментальное исследование турбулентного тепла
Трансферный поток в поперечном квадратном цилиндре в канале, International Journal of Mechanical
Engineering and Technology, 9(8) , 2018, с.447–461.
[10] Патхак, К.К., Гири, А., Лингфа, П., Оценка коэффициента теплопередачи закрытого кожухом
вертикального массива радиаторов (ребер): вычислительный подход, Международный журнал
Машиностроение и Technology, 8(4), 2017, стр. 319-326.
[11] Бхаскар, Б.С., Чоудхари, С.К., Экспериментальное исследование теплопередачи через теплообменник из пористого материала
, Международный журнал инженерных исследований и
Technology , 10(1), 2017, с.51-60
Способы стабилизации забоя при выемке рыхлого грунта с высоким уровнем грунтовых вод в туннеле Самбонгихара
Туннель Самбонгихара Тохоку Синкансэн представляет собой туннель NATM длиной 4280 м под плато. Покрытие составляет в среднем 23 м, максимальное – 45 м. Геологические особенности вокруг туннеля представлены песком, вулканическим пеплом, илом и глиной. Проблемы при проходке этого туннеля связаны с высоким уровнем грунтовых вод и рыхлым слоем слабозернистого мелкозернистого песка, поэтому были приняты различные системы предварительной поддержки и дополнительные методы.Метод раскопок заключался в коротком уступе машинным способом. Чтобы понизить уровень грунтовых вод, который находился примерно на 25 м выше свода туннеля, где грунт вокруг туннеля был рыхлым, был принят метод глубокой скважины. Скважины устраивались через каждые 20 м попеременно с каждой стороны, на расстоянии 10 м от оси тоннеля. Однако из-за непроницаемого слоя глины в верхнем отделе глубокими скважинами невозможно было полностью отвести грунтовые воды между слоем глины и верхним слоем песка.Поэтому дополнительно были применены точечный дренаж и горизонтальное дренирование. В начале земля вокруг вершины туннеля была глинистой, и была принята передняя опора. Затем слой песка с низким коэффициентом однородности вокруг венца и форполировку заменили на АГФ с инъекцией химикатов уретанового ряда, так как сложно было удерживать забой и крону. Однако подземные воды поступали из забоя туннеля, увлекая за собой зерна почвы, так что забой был частично размыт, а относительно сухой песок лавинообразно валился из кровли между форштевнями.Считалось, что причиной этих явлений было то, что почва была разрыхлена за счет притока грунтовых вод, вытягивающих мелкое зерно, несмотря на то, что напор грунтовых вод был понижен глубокими колодцами, и тот слой песка с низким содержанием мелкого зерна, содержание воды в котором было снижено. опущенные глубокими колодцами, обрушились, а разрыхленная зона вокруг забоя увеличилась. Чтобы справиться с этой ситуацией, такой как грунтовые воды, остающиеся на непроницаемом слое и легко лавинообразный слой песка с низким содержанием мелкой зернистости, были приняты две меры.Один из них заключался в вставке дренажного материала из составного волокна полипропилена и полиэтилена в каждую точку колодца и горизонтальную дренажную скважину, чтобы предотвратить затягивание зерна почвы втекающими грунтовыми водами. Другим было использование AGF с впрыскиванием химикатов серии силиката натрия для усиления сцепления, поскольку прочность на сдвиг песчаного грунта слаба в случае с грунтовыми водами. Согласно опыту, цель улучшения грунта для безболезненной выемки грунта составляет 1 Н/мм2, измеренная по методу Яманаки для определения твердости грунта.Эти дополнительные приемы и управление выполнением позволяли удерживать забой и коронку и без проблем выкапывать туннель. (А). «Перепечатано с разрешения Elsevier». Сопроводительный реферат см. в ITRD E124500.
Наличие:
Авторов:
НОНОМУРА, М
ТАДЕНУМА, Y
ИСОГАИ, А
ХАГА, H
Дата публикации: 2004-7
Язык
Информация для СМИ
Тема/Указатель Термины
Информация о подаче
Регистрационный номер: 01011655
Тип записи: Публикация
Агентство-источник: Лаборатория транспортных исследований
Файлы: ITRD
Дата создания: 19 декабря 2005 г. 15:23
%PDF-1.6 % 2975 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 2975 102 0000000016 00000 н 0000008591 00000 н 0000008729 00000 н 0000008921 00000 н 0000009071 00000 н 0000009585 00000 н 0000009622 00000 н 0000009721 00000 н 0000009825 00000 н 0000009977 00000 н 0000010117 00000 н 0000010822 00000 н 0000010968 00000 н 0000011465 00000 н 0000011614 00000 н 0000012186 00000 н 0000012731 00000 н 0000013269 00000 н 0000013822 00000 н 0000014371 00000 н 0000014860 00000 н 0000077217 00000 н 0000077294 00000 н 0000077409 00000 н 0000077714 00000 н 0000077791 00000 н 0000078093 00000 н 0000086880 00000 н 0000087096 00000 н 0000087241 00000 н 0000087311 00000 н 0000087622 00000 н 0000087650 00000 н 0000088074 00000 н 0000097701 00000 н 0000097905 00000 н 0000098065 00000 н 0000098135 00000 н 0000098479 00000 н 0000098507 00000 н 0000098958 00000 н 0000107488 00000 н 0000107700 00000 н 0000107837 00000 н 0000107907 00000 н 0000108196 00000 н 0000108224 00000 н 0000108630 00000 н 0000118988 00000 н 0000119200 00000 н 0000119386 00000 н 0000119456 00000 н 0000119852 00000 н 0000119880 00000 н 0000120387 00000 н 0000120497 00000 н 0000120574 00000 н 0000123364 00000 н 0000123472 00000 н 0000123768 00000 н 0000123793 00000 н 0000123861 00000 н 0000123972 00000 н 0000124049 00000 н 0000134397 00000 н 0000134689 00000 н 0000134714 00000 н 0000134782 00000 н 0000134893 00000 н 0000134968 00000 н 0000135041 00000 н 0000135091 00000 н 0000135165 00000 н 0000135248 00000 н 0000135325 00000 н 0000135370 00000 н 0000135471 00000 н 0000135516 00000 н 0000135610 00000 н 0000135655 00000 н 0000135782 00000 н 0000135827 00000 н 0000135953 00000 н 0000135997 00000 н 0000136145 00000 н 0000136189 00000 н 0000136311 00000 н 0000136355 00000 н 0000136471 00000 н 0000136515 00000 н 0000136659 00000 н 0000136703 00000 н 0000136851 00000 н 0000136894 00000 н 0000136996 00000 н 0000137039 00000 н 0000137142 00000 н 0000137185 00000 н 0000137288 00000 н 0000137331 00000 н 0000008414 00000 н 0000002408 00000 н трейлер ]>> startxref 0 %%EOF 3076 0 объект > поток c[aFnPhh/u}$cb/8RuVs^SPC}M
Почвы и осадки – InterNACHI®

Вода и воздух занимают поровые пространства — пространство между частицами почвы.Конечным компонентом почвы является органическое вещество. Органическое вещество состоит из мертвых растений и животных и миллиардов живых организмов, населяющих почву.

Проблема с почвой в отношении строительства заключается в способности почвы выдерживать нагрузку конструкции, оставаясь при этом стабильной. Обеспечение долгосрочной стабильности требует надлежащего уплотнения и консолидации грунта до того, как на него будет возложена постоянная нагрузка. Примерами постоянной нагрузки могут быть фундамент и стены, бетонный пол или плита проезжей части.

Процесс земляных работ нарушает почву, разрыхляя ее и увеличивая промежутки между частицами почвы. По этой причине технические условия часто требуют, чтобы фундаменты были размещены на ненарушенном грунте.
В районах, где дом частично или полностью построен на насыпи, например, дома, построенные на склонах холмов, эта насыпь должна быть сделана как можно более прочной, прежде чем на нее будет возложена постоянная нагрузка. Это делается путем механического уплотнения почвы. Почва укладывается слоями (так называемые «подъемники»).Каждый слой механически уплотняется ударом, а иногда и вибрацией.
При уплотнении больших площадей, таких как участок на склоне холма, используется тяжелое оборудование. Для небольших площадей, таких как обратная засыпка вокруг стен фундамента подвала, используется трамбовка с прыгающим домкратом, которой управляет один человек.
Уплотнение – это процесс вытеснения воздуха из пространств между частицами почвы. Уплотнение трамбовкой с прыгающим домкратом несколько неточное. При определении точки, в которой грунт достаточно уплотнен, оператор прислушивается к звуку удара трамбовки о грунт.Когда почва достаточно уплотнена, тон будет иметь звенящее качество, которое не изменится. Изменение тона указывает на то, что уплотнение все еще имеет место.

Уплотнение увеличивает плотность почвы и улучшает ее способность нести нагрузку. На уплотнение влияет ряд факторов:
Тип почвы (глина, песок, ил, уровень органического вещества и т. д.)
Характеристики грунта (однородность, уклон, пластичность и др.)
Толщина почвы
Метод уплотнения
Содержание влаги во время уплотнения.
Уплотнение – это процесс вытеснения воды из пространств между частицами почвы. Почва более проницаема для воздуха, чем для воды. Это означает, что в процессе уплотнения из почвы может быть удален большой процент воздуха, но может остаться значительный процент воды.
Почва подвергается как первичной, так и вторичной консолидации.
Первичная консолидация кратковременна и происходит в процессе механического уплотнения. Вторичная консолидация носит долгосрочный характер и происходит после завершения процесса уплотнения и приложения постоянных нагрузок.
При вторичном уплотнении вес, помещенный на почву, медленно вытесняет воду из промежутков между частицами почвы. При этом частицы почвы будут двигаться близко друг к другу, и произойдет оседание. Источником веса будет как конструкция, так и вышележащая почва.
Степень вторичной консолидации, которую можно ожидать, увеличивается с глубиной пораженного участка. Выемка грунта с обратной засыпкой глубиной 15 футов вызовет больше вторичной консолидации, чем выемка грунта с обратной засыпкой глубиной 8 футов.
Обычный сценарий, когда конструкция построена частично на ненарушенном грунте и частично на уплотненной насыпи. Почва в этих двух областях будет уплотняться с разной скоростью, так как вес новой конструкции вытесняет воду между частицами почвы. Это называется «дифференциальный расчет».
Оседание будет отражаться в любой части конструкции, опирающейся на осевший грунт. В достаточно уплотненной почве оседание будет настолько незначительным, что признаки не будут видны. Экстремальная неравномерная осадка создаст напряжения, которые снимаются растрескиванием.
Растрескивание материалов зависит от свойств материала и скорости оседания. Сначала растрескиваются более хрупкие материалы. Эффекты движения грунта чаще всего проявляются в виде трещин во внутренних и наружных стеновых покрытиях, таких как гипсокартон и штукатурка, а также в каменных фундаментных стенах.
Даже бетон, который большинство людей считает хрупким, может согнуться, если давление применяется медленно в течение длительного периода времени. Если давление приложено в течение более короткого периода времени, бетон треснет.

На уплотнение и консолидацию влияет состав почвы.Мелкозернистые почвы имеют большую внутреннюю площадь поверхности и могут удерживать больше воздуха и воды, чем крупнозернистые почвы.

Вот пример. Гипсокартон состоит из более крупных частиц, чем цемент. Унция пыли гипсокартона содержит около 5000 квадратных футов внутренней поверхности. Унция цементной пыли содержит около 50 000 квадратных футов внутренней поверхности.

Это означает, что мелкозернистые почвы, такие как глины, имеют большую внутреннюю поверхность, которая может содержать воду.Чтобы вытеснить воду из пространств между частицами, необходимо преодолеть поверхностное натяжение. «Поверхностное натяжение» — это склонность воды прилипать к поверхности. Когда вы наполняете стакан водой, поверхностное натяжение делает уровень воды немного выше по краям, где вода соприкасается с поверхностью стекла. Вода прилипает к стеклу.

Большая площадь внутренней поверхности мелкозернистых почв приводит к большему поверхностному натяжению. Мелкозернистые почвы также обычно имеют низкую проницаемость, что означает, что вода движется через них медленно.Эти условия увеличивают время и давление, необходимые для консолидации почвы. Грунты будут продолжать консолидироваться до тех пор, пока сопротивление давлению материалов, из которых состоит грунт, не уравновесится с давлением от веса грунта и конструкции над ним.
На скорость консолидации влияют состав грунта, степень влагонасыщенности, величина и характер нагрузки на грунт и состояние консолидации грунта.
Другой проблемой, связанной с влажностью, является добавление чрезмерной влаги в почву.Это может создать условия, при которых вода поглощается промежутками между частицами почвы. Почва становится менее плотной, что снижает ее способность выдерживать нагрузку.
Что делать с уплотненной почвой
Уплотненная почва может затруднить выращивание растений в огороде или цветочном саду. Узнайте, что вызывает уплотнение почвы и как его предотвратить.
Многие садоводы не знают, что трудности с их огородом или цветником могут быть вызваны уплотненной почвой.Также могут пострадать газоны. Вы можете обнаружить, что почву трудно вскапывать или обрабатывать, а растения плохо растут. Они не развивают такую большую корневую систему, как должны. Вода может собраться после сильного дождя и останется, а не впитается.
Чем это вызвано? Около половины здоровой почвы состоит из минеральных частиц, таких как песок, ил и глина, а также органических веществ. Оставшаяся половина называется поровым пространством. Это пространство для движения воздуха и воды вокруг минеральных частиц.Поровое пространство необходимо для того, чтобы создать здоровую среду для корней растений и полезных микроорганизмов и дождевых червей, которые расщепляют растительные остатки на органические вещества.
Уплотнение, скорее всего, произойдет с более тяжелыми почвами, такими как глина и суглинок, но при использовании тяжелого оборудования песчаные почвы могут уплотняться. Это частицы почвы, которые плотно прилегают друг к другу. Проблема может усугубляться событиями, которые происходили с почвой на протяжении многих лет. Поры сужены до такой степени, что воздух и вода не могут свободно перемещаться, а корни растений не могут легко прорастать в окружающую почву.Почва может оставаться чрезмерно влажной дольше, чем это необходимо для растущих на ней растений.
Факторы, способствующие уплотнению почвы
Перепахивание почвы. Чрезмерная обработка почвы разбивает мелкие агрегаты почвы на отдельные частицы. В почве должны быть маленькие комки частиц, которые связаны вместе в небольшие комки размером с горошину. При многократной обработке участка эти маленькие агрегаты разрушаются. Когда почва позже становится влажной, она не пропускает воду.Создается мини-пруд, и когда почва окончательно высыхает, он напоминает кожу аллигатора. Этот линейный рисунок потрескавшейся почвы не пропускает ни воздух, ни воду.
Обработка слишком влажной почвы. Прежде чем возделывать огород или обрабатывать почву, убедитесь, что почва не слишком влажная. Перед работой в саду весной возьмите горсть земли и сожмите ее в шар. При легком нажатии он должен развалиться. Если этого не происходит, почва слишком влажная. Подождите, пока почва не рассыплется.
Внесение песка в глинистую почву для ее разрыхления. Добавление песка создает противоположный желаемому эффект. Почва может стать похожей на бетон. При рыхлении почвы добавляйте органические вещества, такие как компост, торфяной мох или листовая плесень.
Сжатие грунта из-за веса. Транспортные средства, припаркованные или движущиеся по территории, строительным работам и даже в местах с интенсивным пешеходным движением, могут быть уплотнены. Это могут быть шины самоходной косилки, многократно проезжающие по территории.

Мертвые зоны указывают на то, что шины косилки неоднократно наезжали на газон, уплотняя почву. Путь между шинами прочный. Фото: Кевин Франк, MSU
После того, как вы поняли, что ваша почва уплотнена, нужно сделать несколько вещей. Не поддавайтесь искушению регулярно проводить ротационную обработку почвы или возделывать огород. Вместо этого рассмотрите возможность добавления органического вещества, используя мульчу или компост поверх клумбы, или просто вручную засыпьте его лопатой в верхний слой почвы на 3-6 дюймов.Для огорода положите 2 дюйма компоста на поверхность почвы и вспахивайте и повторяйте в общей сложности 4 дюйма за сезон. Цель от 5 до 15 процентов органического вещества была бы выгодной.

Мульча в многолетнем саду. Фото: Ребекка Финнеран, MSU Extension
Если используется механический культиватор, будьте осторожны, чтобы повторно не проходить по уже обработанным участкам. Использование органического вещества, такого как солома или измельченные листья в огороде, которые можно скосить и превратить в почву весной или осенью, добавит больше органического вещества.Раз в три года проводите анализ почвы, чтобы проверить содержание питательных веществ, рН почвы и процент органического вещества. Перейдите на сайт www.msusoiltest.com, чтобы приобрести набор для самостоятельной отправки теста на почву.
Для большого огорода другим решением является выращивание покровной культуры в конце сезона, а затем скашивание и вскапывание следующей весной перед посадкой. Корни проникают в уплотненную почву и разрыхляют ее. Путем скашивания и заворачивания скошенной ботвы почва дополнительно разрыхляется. Покровные культуры могут включать однолетний райграс, озимую пшеницу, озимую рожь, гречиху, масличный редис и мохнатую вику.
Ни одно из этих исправлений не является быстрым или легким. Понимание того, что такое уплотненные почвы и как их изменить, — это пожизненное обязательство иметь лучшую почву и лучшие урожаи.
Для получения дополнительной информации о различных статьях Smart Gardening или о курсах и мероприятиях Smart Gardening посетите сайт www.
Разное
Добавить комментарий Отменить ответ

Рубрики
Бульдозер
Вилочные погрузчики
Выбор тракторов
Выбор трубоукладчика
Выбор экскаватора
Гусеничные бульдозеры
Карьерные самосвалы
Новости и обзоры
Погрузчик
Разное
Самосвал
Трактор
Трубоукладчик
Экскаватор
2019 © Все права защищены. Карта сайта

(KN / M ³) (KPA) (°) слой (M)
1 17 25 17 3
Грунт 2 18.3 35 20 4
Почва 3 18,9 50 18 3
Почва 4 20,1 45 20 20
Согласно эмпирическим данным, в литературе [25] сделан вывод о том, что скорость уноса глинистого пласта составляет около 0,5%~2,5%. По формуле (6) соответствующее значение давления рыхлого грунта может быть получено при неполном сводообразовании грунта с учетом сцепления. Здесь для удобства в статье применяется понятие отношения давлений. Коэффициент давления представляет собой отношение давления рыхлого грунта к полному давлению грунта на почву:
Коэффициент давления грунта с учетом сцепления условий туннеля секции сравнивается с коэффициентом давления рыхлого грунта Терцаги, как показано на Рисунке 2.

На Рисунке 2 показано, что можно получить закон различных давлений грунта. (1) Поскольку теория давления рыхлого грунта при неполном сводообразном эффекте грунта с учетом сцепления учитывает скорость потери грунта , существует соответствующее значение давления грунта для различных коэффициентов потерь грунта.Однако коэффициент потерь грунта не учитывается при расчете полного давления вскрышных пород и давления рыхлого грунта Терцаги, а расчетное значение давления грунта является постоянным при фиксированной глубине и диаметре скважины; (2) из-за эффекта свода грунта Теория давления рыхлого грунта при неполном сводообразном эффекте грунта с учетом сцепления и давления грунта Терцаги меньше, чем полное давление грунта. Когда коэффициент потерь грунта меньше, давление грунта не менее отличается по величине.(3) Когда коэффициент потерь грунта меньше 0,65%, теория давления рыхлого грунта при эффекте неполного выгибания грунта с учетом сцепления больше, чем давление грунта Терцаги из-за меньшего угла отклонения основного напряжения. В случае, когда коэффициент потери грунта превышает 0,65%, эффект свода грунта более очевиден, поскольку скорость потери пласта больше, и значение теории давления рыхлого грунта при неполном эффекте сводообразования грунта с учетом сцепления постепенно уменьшается. .Давление грунта Терцаги не учитывало потерю пласта, поэтому эффект выгиба грунта всегда был фиксированным значением. Это показывает рациональность предложенного автором метода давления грунта. То есть, чем больше потеря пласта, тем более очевиден эффект сводообразования грунта.
3. Обзор проекта
Рассматриваемый здесь проект расположен на линии метро 2 (ML2, в эксплуатации) в городе Сиань, Китай. ML2 состоял из сдвоенных однотрубных тоннелей, построенных щитовым способом.Метод поддержки – сборные железобетонные сегменты C50, которые соединяются с помощью изогнутых болтов. Внешний диаметр сегментов составляет 6,0 м, ширина кольца 1,5 м, а толщина обычно составляет 300 мм. Глубина заглубления туннеля обычно составляет от 8,0 до 25,0 м, а расстояние между туннелями обычно составляет от 9 до 20 м, за исключением ключевой защиты древних зданий вокруг строительной секции.
В этом документе, в сочетании с комплексным проектом галереи труб в городе Сиань, туннель метро планируется построить под комплексной галереей труб.Ось метро параллельна оси галереи труб. Взаимное расположение поперечного сечения туннеля и трубопроводной галереи показано на рисунке 3.

Поперечное сечение комплексной трубопроводной галереи представляет собой три резервуара, включая резервуар для природного газа, комплексный резервуар и энергетический резервуар. . Глубина залегания трубной галереи составляет 3 м. Структура трубчатой галереи изготовлена из бетона C35, ее конкретные размеры показаны на рис. 4.

Учитывая экономичность, метод строительства инженерного туннеля основан на методе выемки и покрытия.Форма армирования принимает наклонную и прибитую к грунту стену. Наклон составляет 1 : 0,75. Метод раскопок предполагает послойную выемку. Глубина выемки каждого слоя не превышает 1,5 м и 2,0 м. После земляных работ своевременно наносится торкретбетон с сеткой из бетона С20, а затем вбиваются грунтовые гвозди. Гвозди для грунта изготовлены из стальных стержней HRB400 диаметром 14 мм с шагом 1,5 м по вертикали и шагом 1,0 м по вертикали. Толщина набрызг-бетона 60 мм. При выемке грунта на 30 см от дна котлована следует применять ручную выемку грунта.Устройство подстилающего слоя должно быть завершено в течение 24 часов после засыпки дна, чтобы свести к минимуму время воздействия грунта на дно котлована. Подушку толщиной 1,0 м залить бетоном марки С15. Поскольку левая и правая опоры и обработка инженерного тоннеля одинаковы, на рисунке 5 показана только правая половина инженерного тоннеля.

4. Трехмерная численная модель
4.1. Численная схема
Поскольку теория давления рыхлого грунта при неполном сводообразном эффекте грунта с учетом сцепления усовершенствована на основе теории Терцаги о ослаблении давления грунта, она используется в качестве расчетной основы для учета эффекта свода грунта.
Поддерживающее давление рассчитывается по стандартной методике [26]. Давление вскрышных пород рассчитывается по теории сплошного покрытия (без свода грунта) и теории давления рыхлого грунта при неполном сводообразовании грунта с учетом сцепления (с сводом грунта). Распределение опорного давления трапециевидное на рисунке 6.

Опорное давление на краю тоннеля равно
Опорное давление на нижнем краю тоннеля равно где k – опытный коэффициент, а в данной статье , 0.За 72 принимается значение к , среднее от 0,65 до 0,85 [27]. p ₀ – это предварительная нагрузка, обычно 20~30, и в этой статье 20 принимается за значение p ₀ . D это диаметр. – объемный вес грунта за проходческим забоем. – давление на грунт тоннеля.
Вскрышное давление проводится по разным теориям расчета. Давление грунта по теории давления рыхлого грунта при неполном сводообразном эффекте грунта с учетом сцепления рассчитывается по скорости потери грунта, равной 0.5%. Результаты расчета показаны в таблице 2.
1
Состояние
Состояние
Способ расчета Давление в пробурке () Сила поддержки верхнего края () Сила поддержки нижней кромки ()
1
1 Теория всех покрытий 341.700 266.024 266.024 354.882
2
Теория свободного давления на землю под неполным эффектом архивирования почвы, учитывая сплоченность 218. 724 177.481 266.339
Радиальная направленная наружу равномерная нагрузка туннеля прикладывается к поверхности контакта окружающей породы и слоя цементации, а радиальная поверхность прикладывается к внешней поверхности сегмента, как показано на рисунке 7.
В этой статье выбирается оптимальное давление цементации. метод.В то же время коэффициент безопасности учитывает только активное давление грунта и пассивное давление грунта [28]. Расчетное оптимальное давление цементации составляет 332,069 .
4.2. FEM
Трехмерная конечно-элементная модель с использованием коммерческого программного обеспечения Abaqus и Hyperworks была создана для исследования деформации инженерных туннелей из-за строительства под ними туннелей с двойным экраном. На рисунке 8 показана сетка конечных элементов, использованная в этом исследовании, которая имела длину 120 м, ширину 90 м и глубину 50 м. На рис. 9 подробно показано моделирование инженерных туннелей поверх новых туннелей. Глубина тоннеля 18 м. Длина тоннеля в свету 18 м. Диаметр проходки щита составляет 6,14 м. Толщина сегмента тоннеля составляет 0,3 м. Внешний диаметр участка тоннеля составляет 6,0 м.

В соответствии с фактическими геологическими условиями Сианя в Китае, слой почвы разделен на 5 слоев, слой грунта обратной засыпки галереи труб составляет ①, а слой ②∼⑤ сверху вниз.
Слой грунта, засыпка и подушка изготовлены из твердого элемента C3D8.Часть трубы принимает блок оболочки S4. В кожухе защитной машины используется корпус S4R. Слой затирки, поверхностный слой стенки гвоздя грунта и основная конструкция ствола трубы изготовлены из твердого элемента C3D8I. Грунтовый гвоздь изготавливается из блока стержней Т3Д2 и заделывается в грунт по команде «заглубленный». Во всей модели 112 280 физических единиц, всего 8640 единиц оболочки и 3560 стержневых единиц, всего 124 520 единиц и 137 358 узлов. Помимо грунтовых гвоздей, остальную часть конструкции обрабатывают «Связью.Допустимые граничные условия смещения: отсутствие горизонтального смещения вниз по всем вертикальным границам сетки, отсутствие вертикального и горизонтального смещения вдоль нижней границы сетки и свобода смещения вдоль верхней границы.
4.3. Модель материала и параметры
При анализе моделирования грунта модуль сжатия выбирается для задачи одномерной консолидации; для задачи деформации можно выбрать модуль деформации [29].Так, для данной модели в качестве одного из параметров грунта выбран модуль деформации, а расчетные параметры модели выбора сечения приведены в таблице 3. Среди них ① представляет 1-1 искусственную насыпь, ② представляет 1- 2 равнинная засыпка, ③ представляет собой 3-1-3 новый лёсс, ④ представляет собой палеопочву 3-2-2, а ⑤ представляет собой алевритистую глину 4-4. Конститутивная модель почвы выбрана следующим образом: ① и ② являются линейными DP. ③, ④ и ⑤ приняты MCC.
слой почвы (кН / м ³) (МПа)
① 1-1 искусственный наполнитель 18. 1 4,3 0,28 20,24 30,99 – – – –
② 1-2 обычный наполнитель 17 4 0.33 32,94 67,57 – – – – –
18.3 6 0.33 – – 0.10206 0,00912 0.866 0,77
④ 3-2-2 палеопочвы 18,9 8 0,31 – – 0,07687 0,00782 0,756 0,69
⑤ 4-4 пылевато глина 20,1 13 0,3 – – 0,06514 0,00782 0,64 0,77
сегмент щита с приводом туннеля Железобетонный материал С50.Учитывая эффект снижения жесткости сращенных сегментов, модуль упругости сегмента снижается на 20%. Модуль упругости тампонажного раствора соответствует по ранней прочности и поздней прочности, принимая значение [29-31]. Учитывая вес всей щитовой машины, в модели соответственно увеличен вес оболочки щита, а конструкция упрощена до упругой модели. Конкретные параметры показаны в соответствии с «Правилами проектирования бетонных конструкций» [32] и «Правилами проектирования железнодорожных тоннелей» [33] в таблице 4.
–
Тема (кН / м ³) (МПа) Слой (м)
Щит 463,84 2.10 Е + 05 0,30 0,04
Сегмент 25 2,84 Е + 04 0,20 0,3
цементирования (ранний) 23 0.9 0,30 –
23 400 0,2
“-” означает, что слой затвора полностью заполняет зазор в хвостовой части щита, без фиксированной толщины.
Модуль упругости стенки грунтового гвоздя инженерного туннеля использует метод взвешивания, соответствующие структуры которого упрощены до упругой модели.Параметры выбираются в соответствии с «Правилами проектирования бетонных конструкций» [32] и «Правилами проектирования фундаментов зданий» [34]. Параметры отображаются в таблице 5.
1 1
(KN / M ³) (MPA)
стена 22 2,18 E + 04 0,2
Забивание грунта 78.5 2,00 Е + 05 0,3
Подушка 23 2,60 Е + 04 0,2
Коридор 25 3,15 Е + 04 0,2
4.
4. Процесс численного моделирования
Процесс моделирования был разделен на два этапа: (i) проходка существующего инженерного туннеля и (ii) проходка щитового туннеля под инженерным туннелем.В данной статье основное внимание уделяется выбору второй ступени. После завершения первого этапа смещения грунтов и конструкций были обнулены. Таким образом, рассчитанные значения поднятия фактически представляли собой дополнительную деформацию из-за проходки нового туннеля.
4.4.1. Строительный курс Моделирование инженерного тоннеля
Для проходки инженерного тоннеля по принципу не более 1,5 м и 2,0 м на каждую выемку и 300 мм от дна котлована глубина котлована котлована устроен следующим образом.
Он разделен на 5 котлованов, глубина первого и второго котлованов составляет 2,0 м, глубина третьего и четвертого котлованов составляет 1,5 м, а глубина пятого котлована составляет 0,3 м.
Кроме того, после земляных работ своевременно наносится набрызг-бетон с сеткой, а затем набиваются грунтовые гвозди. Гвозди для грунта изготовлены из стальных стержней HRB400 диаметром 14 мм с шагом 1,5 м по вертикали и шагом 1,0 м по вертикали. Устройство подстилающего слоя должно быть закончено сразу после засыпки дна, чтобы свести к минимуму время воздействия грунта на дно котлована.Таким образом, пятая выработка также является засыпной конструкцией. Поскольку это симуляция заполнения в период строительства, процесс заполнения здесь разделен на две симуляции. Конкретный процесс строительства выглядит следующим образом: Этап 1: гравитационное поле применяется для выполнения баланса напряжений грунта на месте, а приращение смещения контролируется так, чтобы оно было порядка градуса. Принцип этого шага — нелинейная итерация. Итерация может использоваться для обеспечения достижения равновесия на каждом шаге анализа в пределах заданного допуска сходимости.Благодаря повторным итерациям для исправления результатов решения до сходимости это дает лучший эффект сходимости. Итерационный метод в Abaqus использует итерационный метод касательной жесткости. Итерационный метод касательной жесткости — это итерационный метод с переменной жесткостью, который использует изменение касательной жесткости для непрерывного изменения итеративного результата. Этот метод также называют методом Ньютона-Рафсона, который имеет высокую точность итераций. Шаг 2: для первой раскопки используется команда «Изменение модели», которая поставляется с ABAQUS, чтобы сделать недействительным грунт выемки (в пределах 2.0 м) и активирует грунтовые гвозди и наземные блоки на глубине 2,0 м. Шаг 3: второй, третий и четвертый раскопки соответствуют тому, что было сделано на шаге 2. Шаг 4: в пятом раскопе используется команда «Изменение модели», которая поставляется с ABAQUS, чтобы сделать пятый слой (толщиной 0,3 м) недействительным. ) почвы и активирует поверхностный слой и подушкообразный узел. Шаг 5: он строит галерею труб, а затем активирует блок галереи труб. Шаг 6: для первой обратной засыпки засыпка на той же высоте в верхней части галереи труб активирует блок грунта обратной засыпки в соответствующем диапазоне. Шаг 7: для второй засыпки досыпается до проектной высоты (поверхности) и активирует грунт обратной засыпки в соответствующем диапазоне.
4.4.2. Строительный курс Моделирование щитового тоннеля
Длина щитовой машины ТПМ установлена равной 9 м, что равно ширине 6 колец. На первом этапе было проведено тщательное моделирование процесса проходки щита, и этапы моделирования следующие (проходка составляет 1,5 м, что равно ширине 1 кольца): Шаг 1: гравитационное поле применяется для выполнения баланс напряжения грунта на месте, а приращение смещения контролируется так, чтобы оно было порядка градуса.Шаг 2: используя команду «Изменение модели», которая поставляется с ABAQUS, чтобы отменить грунт выемки левого туннеля (LT), конструкция продвигает первое кольцо. В то же время на верхнюю часть забоя туннеля воздействует давление, чтобы активировать первое кольцо защитной оболочки. Шаг 3: Второй шаг должен быть переработан до тех пор, пока 7-е кольцо не будет раскопано. Одновременно с отказной обработкой вынутого грунта выходит из строя и хвостовая часть кожуха щитовой машины. В это время он сохраняет длину защитной машины неизменной (6 колец) и активирует сегментный блок LT и узел струйной цементации, в это время прочность струйной цементации является ранней прочностью, и прикладывается давление цементации.Этап 4: второй и третий этапы должны быть переработаны до тех пор, пока не будет выкопано 13-е кольцо. В это время, на основе первых двух шагов, давление цементации в хвостовой части сегмента аннулируется, а прочность струйной цементации регулируется до поздней прочности. Шаг 5: третья и четвертая ступени должны быть переработаны. Удерживает длину щитовой оболочки щитовой машины на уровне 6 колец (длина щитовой машины). Диапазон струйной цементации находится в пределах 6-кольцевой части до завершения проходки щитовой машины.Этап 6: процесс строительства правого туннеля (ПТ) можно повторить в описанных выше шагах 2 и 5.
4.5. Расположение пунктов контроля и время работы инженерного тоннеля
Линии контроля расположены внутри трех кабин инженерного тоннеля. Здесь для удобства описания бак природного газа кратко описан как левая кабина (LC), объемный бак кратко описан как средняя кабина (MC), а силовой бак кратко описан как правая кабина (RC ).По оси трубной галереи на крыше и полу трех кабин расположены линии наблюдения, а именно: линия обследования пола ЛЦ ЛБК-1, линия обследования крыши ЛЦ ЛКТ-4, линия обследования пола МК МКБ-2, Линия съемки кровли MC MCT-5, линия пола ж/б RCB-3 и линия крыши ж/б RCT-6.
Поскольку модель симметрична в продольном направлении, в качестве контрольного участка выбран средний участок галереи труб. То есть положение, соответствующее 30-му кольцу (на отметке 45 м) участка тоннеля.Линии контроля установлены на верхней и нижней секциях секции как R30-7 и R30-8. Конкретная схема компоновки показана на Рисунке 10.

Кроме того, точки контроля расположены в средней точке каждой кабины контрольной секции галереи труб, как показано на Рисунке 11. Средняя точка средней кабины здесь относится к точка, где средняя точка между двумя туннелями проецируется на галерею труб.

Выбирает типичное время мониторинга, когда левая линия продвигается к 15-му, 30-му и 45-му звонку, а правая строка продвигается к 15-му, 30-му и 45-му звонку.То есть проходной забой щитовой машины достигает 15 колец перед контрольными секциями, непосредственно под контрольной секцией и 15 колец от контрольной секции. Относительное положение между защитной машиной и трубной галереей во время мониторинга показано на рисунке 12.
5. Деформационное поведение существующего инженерного туннеля
Городская подземная общая траншея является укрытием для нескольких подземных трубопроводов, и его стандарты контроля деформации должны быть более строгими, чем общий трубопровод.Однако на данном этапе соответствующие правила для инженерного туннеля в Китае еще не завершены. Соответствующий стандарт деформации подземного трубопровода уровня 1 степени величины трубопроводов является эталоном; то есть максимальное значение осадки составляет -10 мм. Кроме того, для вздымания этот артикул выбран по нормам управления метро, то есть максимальное значение вздыбления составляет 5 мм.
5.1. Анализ вертикального смещения контрольной точки поперечного сечения трубной галереи
В течение всего процесса строительства щитового тоннеля вертикальное смещение контрольных точек, расположенных на контрольной секции, показано на рисунке 13.
На рис. 13 видно, что закон смещения точек измерения верхней и нижней пластин одинаков, а закон смещения точек контроля с обеих сторон перегородки галереи труб аналогичен. Из значения осадки каждой точки измерения окончательная осадка R30-LL-4 является наибольшей при -3,18 мм, а осадка R30-RR-10 является наименьшей при -1,74 мм. При этом можно обнаружить, что чем ближе точка мониторинга к стороне строительства, тем раньше происходит заселение.После завершения построения вертикальное смещение каждой точки измерения отображается как осадка.
По кривой на рисунке видно, что при центральной контрольной точке (R30-MT-5 и R30-MB-7) в качестве центра симметрии законы смещения контрольных точек слева и правая сторона другая. Для упрощения анализа для анализа были выбраны только две характерные точки: R30-LL-4 у левой линии и R30-RR-10 у правой линии.
Во время строительства на левой линии, в течение первых нескольких раундов строительства, в обеих точках измерения возникало явление подъема. Величина подъема R30-LL-4 была относительно небольшой, а у R30-RR-10 относительно большой. С развитием щитовой машины можно обнаружить, что кривые вертикального смещения двух точек измерения различны. Производительность заключается в том, что R30-LL-4 начинает опускаться, а величина подъема R30-RR-10 постепенно увеличивается.Пик поднятия составил 0,38 мм при отработке 19-го кольца (первое поднятие). После 19-го звонка стали появляться просадки R30-RR-10. В это время Р30-ЛЛ-4 еще сохранял тенденцию осадки до постройки 41-го кольца. Осадка R30-RR-10 достигла максимума 0,22 мм. После 41-го кольца R30-LL-4 еще сохранял тенденцию к проседанию, а R30-RR-10 снова вздулся (второе вздутие). После завершения строительства кольца 60 подъем прекратился. Осадка Р30-ЛЛ-4 достигла пикового значения -3,83 мм, а пиковое значение второго поднятия Р30-РР-10 составило 0,6 мм. В последующем ходе строительства две контрольные точки оставались относительно стабильными, пока не было завершено строительство левой линии.
Во время раскопок правой линии две точки измерения будут подняты в течение первых нескольких циклов строительства. На данный момент точка измерения R30-RR-10 становится точкой рядом со стороной конструкции, а точка измерения R30-LL-4 становится точкой далеко от стороны конструкции.Точка измерения R30-RR-10 будет поддерживать расчет, а точка измерения R30-LL-4 явление R30-RR-10 при строительстве левой линии. Из-за вторичного нарушения конструкции и после завершения окончательное значение осадки R30-LL-4 (-3,18 мм) будет меньше максимального значения осадки (-3,83 мм). Точка измерения R30-RR-10 в конечном итоге осядет, а не приподнимется, и ее окончательная осадка составит −1,74 мм.
5.2. Сравнение вертикальных перемещений линии осевой съемки трубопровода
Поскольку вертикальное смещение верхней и нижней частей галереи труб согласуется с законом вертикального смещения, для анализа выбрана линия осевой съемки в нижней части галереи труб при двух условиях. .
Более типичным временем мониторинга является левая линия, продвигающаяся на 30 кругов, и правая линия, продвигающаяся на 30 кругов. Вертикальное смещение каждой продольной линии съемки показано на рис. 14.
Поскольку опорное давление снижается за счет учета эффекта свода грунта в условии 2, ожидается большая осадка перед поверхностью ладони, что согласуется с явлением показано в данных на рисунке 14.
Для линии LCB-1, при построении левой линии (рис. 14(а)), начальная точка рабочего состояния 1 перед ладонью находится раньше, чем точка рабочего состояния 2, а горизонтальное расстояние между ними составляет около 2D.Кроме того, из-за небольшого опорного давления в рабочем состоянии 2 осадка перед ладонью немного больше, чем в рабочем состоянии 1, а разница между двумя осадками меньше. При последующем расчете после прохождения щитовой машины расчетное значение рабочего состояния 2 меньше, чем рабочее состояние 1, и разница также невелика. В то же время можно обнаружить, что урегулирование двух условий работы в основном одинаково в пределах длины щитовой машины за ладонью. При построении правой линии (рис. 14(б)) правило расположения расчетной точки перед ладонью соответствует правилу расположения левой линии, но разница между ними в величине вертикального смещения очевидна. Осадка значительно больше, чем у рабочего состояния 1. В пределах длины щитовой машины за ладонью кривая вертикального смещения рабочего состояния 2 более плавная, чем у рабочего состояния 1. Точно так же значение осадки рабочего состояния 2 больше, чем рабочее состояние 1 после того, как щитовая машина немного меньше, и разница между ними невелика.
Для линии МСВ-2 при построении левой линии (рис. 14(в)) начальная точка рабочего состояния 1 перед той же ладонью ближе, чем точка рабочего состояния 2. Горизонтальное расстояние между двух начальных точек составляет около 0,5 d, а разница в расчетах невелика. Правило урегулирования двух условий работы в пределах длины щитовой машины в основном одинаково. За пределами щитовой машины осадка в рабочем состоянии 2 меньше, чем в рабочем состоянии 1, и разница в осадке между двумя рабочими условиями невелика. При построении по правой линии (рис. 14(г)) осадки в передней части ладони существенно различаются. Осадка в рабочем состоянии 2 больше, чем в рабочем состоянии 1. В пределах длины щитовой машины осадка в рабочем состоянии 2 относительно пологая. линии (рис. 14(e)), вертикальное смещение перед ладонью в обоих случаях свидетельствует о выпячивании.Разница подъема в рабочем состоянии 2 меньше, чем в рабочем состоянии 1, а остальные правила в основном такие же, как и в двух предыдущих строках.
В заключение, при строительстве левой линии нет существенной разницы в эффекте управления вертикальным смещением галереи труб в рабочем состоянии 1 и состоянии 2 с меньшим опорным давлением. При правильном построении линии эффект управления в рабочем состоянии 2 не столь очевиден, как в рабочем состоянии 1.Основное отличие состоит в том, что осадка перед поверхностью ладони в рабочем состоянии 2 больше, чем в рабочем состоянии 1.
5.3. Сравнение вертикального смещения точек контроля в поперечном сечении галереи труб
В этом разделе выбираются репрезентативные точки контроля R30-LL-4, ближайшая к левой линии, и R30-RR-10, ближайшая к правой линии в раздел мониторинга для сравнения и анализа, как показано на рисунке 15.
В течение всего процесса строительства, показанного на рис. 15, изменение вертикального смещения двух рабочих условий точек мониторинга является постоянным. Расчетное значение рабочего состояния 2 больше, чем рабочее состояние 1. В точке измерения R30-LL-4 оно составляет −4,0 мм. Величина подъема в рабочем состоянии 1 больше, чем в рабочем состоянии 2. В точке измерения R30-RR-10 она составляет 0,6 мм. Кроме того, разница вертикального смещения между двумя условиями при построении левой линии невелика, а разница вертикального смещения будет увеличиваться при построении правой линии.
Таким образом, при условии, что остальные условия остаются неизменными, из-за учета эффекта свода грунта в случае 2 величина осадки велика, а величина подъема мала. То есть тенденция бокового прогиба вверх уменьшается с уменьшением давления поддержки. Для метода строительства «завершение левой линии, повторная выемка правой линии» в соответствии с теорией разумного значения опорного давления в этой статье считается, что влияние вертикального смещения галереи труб, вызванное различными опорными давлениями, в основном отражается в процесс раскопок задней линии.
Для рабочих условий 2, в которых учитывается эффект свода грунта, максимальная осадка составляет −4,0 мм, а максимальный подъем составляет 0,48 мм. Как осадка, так и поднятие не превышают нормы контроля смещения. Следовательно, при условии пространственной компоновки подземных сооружений в данной работе с учетом эффекта грунтового свода строительство тоннеля метрощита не окажет разрушающего воздействия на существующую комплексную трубную галерею, которая является безопасной.
6. Выводы
В данной статье исследуется влияние проходки сдвоенных тоннелей под существующим тоннелем галереи труб на устойчивость. На основании результатов расчетов можно сделать следующие выводы: (1)Лесс представляет собой особый вид глинистой почвы. При теоретическом расчете давления вскрышных пород щитового туннеля в Сианьском лёссе теория давления рыхлого грунта при неполном выгибании грунта может быть использована для расчета при рассмотрении выгиба грунта.(2) В случае, когда левая и правая линии сооружаются в разное время, вертикальное смещение галереи труб зависит от различных опорных давлений. Если давление поддержки мало, осадка будет большой, а подъем будет небольшим. Другими словами, общая деформация коридора трубы в основном представляет собой проседание, а боковой подъем не увеличивается с увеличением осадки со стороны осадки галереи трубы. (3) В этой статье в комбинированных условиях подземной комплексный коридор трубопровода и линия метро, он применим к опорному давлению, рассчитанному с помощью различных вышележащих теорий давления грунта.Согласно методу строительства и поддерживающему давлению в этой статье, строительство щитового туннеля не повлияет на безопасность комплексного коридора трубопровода.
Доступность данных
Все данные, использованные в этом исследовании, можно получить у соответствующего автора по запросу. В данной статье для построения трехмерной модели и расчетов используется программа конечных элементов ABAQUS.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Благодарности
Это исследование было проведено при финансовой поддержке Фонда Сианьского технологического университета (107/256211404), Ключевой лаборатории механики и инженерии лессовых грунтов Фонда провинции Шэньси (13JS073), Фонда естественных наук провинции Шэньси (2017JM5059), и Национальный фонд естественных наук Китая (гранты №№ 11572246 и 51779207).
Исследование устойчивости забоя выемки щитового тоннеля в композитном грунтово-скальном слое
Для изучения режима неустойчивости забоя выемки щита в композитном слое грунт-скальная порода и определения предельного опорного давления забоя выемки в данной статье выбраны два типичных композитных пластов грунт-скальная порода и использует трехмерное программное обеспечение конечных элементов для изучения процесса развития разрушения забоя выемки щита.На основе принципа предельного равновесия предложена модель расчета предельного опорного давления для породно-грунтовой композитной толщи, применяемая в инженерной практике. Установлено, что форма «зоны разгрузочного рыхления» в основном определяется свойствами верхнего слоя грунта, а свойства нижней породы в основном определяют объем и форму «зоны скользящей неустойчивости». С увеличением коэффициента доли грунта предельная несущая способность увеличивается нелинейно, а скорость роста постепенно снижается.В то же время нельзя игнорировать влияние перекрывающего давления грунта и сцепления грунтов.
1. Введение
При строительстве городского железнодорожного транспорта неустойчивость нарушения слоев, сложность и чувствительность окружающей среды являются объективной реальностью, с которой сталкиваются строители. В частности, при прокладке туннеля в сложном пласте грунт-скальная порода инженерные свойства верхнего слоя грунта и нижнего скального пласта сильно различаются, такие как характеристики деформации и прочностные характеристики, так что смещение и деформация грунта, вызванные проходкой щита в породно-почвенные композитные образования относительно велики.Сложный, сложность контроля опорного давления поверхности выемки значительно возрастает по сравнению с однородным слоем, а скала и грунт склонны к нестабильности и повреждению из-за недостаточной поддержки поверхности выемки, что оказывает большое влияние на проекта [1–5]. Поэтому имеет большое значение глубокое изучение механизма деформации и разрушения забоя, вызванного проходкой щита в композитном слое грунт-порода, и исследование предельного опорного давления при проходке щита в композитном пласте грунт-порода.
До сих пор многие ученые в стране и за рубежом провели множество исследований устойчивости забоя выработки и определения предельного опорного давления забоя выемки щитового туннеля посредством сочетания численного моделирования и теоретических расчетов. [6–10]. В 1961 году Хорн [11] впервые предложил клиновую модель щитового забоя, которая в основном состоит из клина перед забоем и призмы над забоем. Это исследование закладывает основу для усовершенствования последующей модели анализа трехмерного клина.Затем, на основе силосной модели, предложенной Хорном, Янесизом и Штайнером [12], Анагносту и Квоарл [13] рассмотрели влияние горизонтального свода грунта, проанализировали взаимосвязь влияния между предельной опорной силой выемки, диаметром туннеля и высотой уровня воды. и параметры грунта, а также установили улучшенную трехмерную расчетную модель клина. Результаты расчетов ближе к результатам модельных испытаний. Принимая во внимание фактические условия работы щита, Лю [14] успешно расширил трехмерную расчетную модель клина устойчивости забоя выемки щитового туннеля на составной пласт.Броер и др. [15, 16] расширили формулу Терцаги для давления рыхлого грунта на слоистый грунт и изучили влияние неоднородности грунта на угол скольжения и минимальное опорное давление. Шахморади и др. [17] рассчитали предельное опорное давление забоя выемки водоводного туннеля с учетом глубины туннеля и стратификации пласта. Чтобы снизить риск строительства подземных сооружений, Hernandez et al. [18] использовали аналитические методы для оценки опорного давления различных покрытий тоннеля.Чжан и др. [19, 20] модифицировали традиционную модель расчета клина, учитывая большую разницу режима неустойчивости разрушения между слоем глины и слоем песка. Однако, согласно существующим исследованиям и анализам, систематические исследования по анализу устойчивости щитового забоя в породно-грунтовой композитной толще проводятся редко. Механизм эволюции неустойчивости, вызванной туннелированием щита в композитном пласте грунт-порода, неясен, и применимость метода расчета туннельного давления грунта к этому типу пласта нуждается в дальнейшем изучении, и он не может точно обеспечить теоретическую поддержку установка параметров конструкции щита.
Основываясь на опыте строительства щитов и результатах предыдущих исследований, а также в сочетании с существующими условиями строительства щитов, в этой статье выбираются два типичных слоя композита грунт-порода и используется программа трехмерного численного моделирования методом конечных элементов для систематического изучения процесса развития нестабильности. и разрушение забоя выемки щита в композитных слоях грунт-скальная порода и взаимосвязь между опорной силой забоя выемки и смещением. На основе результатов численного моделирования выведена аналитическая модель предельного опорного давления щитового забоя в композитном грунте и горной породе, а формула Терцаги для давления рыхлого грунта улучшена для применения к расчетной модели клина в композитном грунте и горной породе. слой.Достоверность и точность предлагаемого метода проверяются сравнением результатов расчета модели клина породно-грунтового композита с результатами численного расчета. На основе линии R3 метро Цзинаня в статье проводится примерный анализ и анализируется чувствительность нескольких основных параметров, влияющих на предельную опорную силу забоя выемки щита, чтобы лучше понять метод расчетной модели клина из композитного грунта и горной породы. Соответствующие выводы могут предоставить теоретическую поддержку для быстрой и безопасной проходки щитовых тоннелей в композитном слое грунт-порода.
2. Анализ деформации и разрушения забоя
2.1. Численная модель и процесс расчета
Для упрощения расчета для анализа используется половина симметрии тоннеля щита без учета фактического процесса продвижения тоннеля щита. Направление модели X — это направление проходки щита длиной 80 м; направление Y перпендикулярно направлению туннелирования, его длина составляет 40 м; направление Z вертикальное, длиной 30 м [21].Сетка конечных элементов ABAQUS показана на рисунке 1, а в свойствах элемента используются восьмиузловые линейные шестигранные элементы. Диаметр выемки щита D составляет 6,4 м, а глубина заглубления щита С составляет 6,4 м. Всего в модели 64169 узлов и 70512 узлов. Целью численного моделирования в этом разделе является выявление режима активного разрушения щитового забоя в породно-грунтовом композитном слое и анализ влияния различных грунтово-каменных композитных слоев на предельное опорное давление активного разрушения забоя и взаимосвязь между опорным давлением и смещением забоя выемки.

Для удобства описания в этой статье вводится понятие коэффициента опорного напряжения, предложенное Цинь [22]: где – коэффициент опорного напряжения, – опорное напряжение в центре забоя выемки, – исходная статическая земля. давление в центре забоя.
Предполагается, что граница раздела грунтокаменной композитной толщи находится в центре забоя щита и равномерно разделена вверх и вниз. Процесс моделирования ABAQUS активного разрушения забоя выемки щита в композитном пласте грунта и горных пород выглядит следующим образом: (1) Назначить параметры пласта и другие параметры модели, подходящие для фактического проекта.(2) Создать исходную модель композитного пласта грунт-порода в соответствии с выбранными параметрами, за исключением свободной поверхности земной поверхности, и наложить вокруг нее граничные условия ограничения смещения. (3) Равновесное начальное поле напряжений грунта. (4) Выемка грунта. тоннель на определенное расстояние за один раз и остановить раскопки. В то же время к туннелю применяется граничное условие ограничения нормального смещения, а трапециевидная опорная сила, равная статическому давлению грунта исходного пласта, прикладывается к поверхности выемки туннеля, и модель повторяется для достижения сбалансированного состояния. [21].(5) Установите точки наблюдения, которые могут отражать изменения пласта, как показано на рисунке 2. Опорное давление забоя постепенно уменьшается с небольшой скоростью, а зона смещения, напряжения и пластичности породы и грунта перед забой на каждом шаге анализа отслеживается и записывается. (6) Когда опорная сила забоя достигает активной предельной опорной силы, смещение узла перед забоем быстро развивается при условии небольшого уменьшения поддерживать давление.Считается, что забой находится в активной неустойчивости, а опорное давление забоя в это время является предельным минимальным опорным давлением, и расчет можно прекратить.

2.2. Условия расчета и параметры грунта
В соответствии с фактическими условиями строительства щитового туннеля, такими как метро Цзинань, метро Чанчунь и метро Гуанчжоу, для моделирования в условиях C / D выбраны два различных слоя композита грунт-порода. = 1.0, а схемы раскопок две. В этой статье расчет геотехнических материалов проводится по критерию Мора-Кулона, а схема и параметры выемки грунта показаны в таблице 1.
Тип Название Название Плотность (кг / м3) Эластичный модуль (MPA) Соотношение Poisson Сплоченность (KPA) внутренний угол трения (°)
Грунтовая масса Глина 1970 5 0.20 10 18
Рок масса Умеренно выветривание известняка 2500 2000 0,21 100 30
2 масса почвы Клей 1970 1970 5 0.20 10 18
Rock Mass Настоятельно выдержана Mudstone 1920 40 0.26 37,3 25,6
2.3. Анализ результатов расчета
2.3.1. Анализ результатов схемы 1
Песок и глина являются двумя типичными слоями, часто встречающимися при строительстве щитов. Однако физико-механические свойства глины и песка весьма различны, что в основном зависит от различий в строении, составе и свойствах агрегатов почвенных частиц, входящих в состав глины [23].Поэтому конструкция щита в глиняном слое отличается от такового в песчаном слое устойчивостью забоя. Когда слой глины и умеренно выветрелый известняк или сильно выветрелый слой аргиллита образуют композитный пласт, если опорное давление забоя выемки не установлено должным образом, деформацию породы и грунта перед забоем трудно контролировать, и время от времени случаются аварии с неустойчивостью забоя туннеля. Поэтому необходимо провести исследования устойчивости щитового забоя в этой композитной толще.
(1) Активный режим отказа . Смещение грунта перед забоем щита, соответствующее трем этапам анализа, показано на рисунке 3.
Из рисунка хорошо видно, что при уменьшении коэффициента забой туннеля деформируется и постепенно расширяется к поверхности, а размах постепенно увеличивается; однако слой известняка, подвергшийся умеренному выветриванию, не проявляет явных деформаций из-за его высокой прочности.Самое большое отличие от песчаного слоя почвы состоит в том, что его форма повреждения явно больше, чем «форма дымохода», представляя собой «перевернутую трапецию» с широким верхом и узким низом.
(2) Максимальное давление поддержки активного отказа . Согласно предыдущему анализу, при проходке щита в глинисто-средневыветрелом композитном слое известняка нестабильность забоя из-за недостаточного опорного давления начинается с глинистого слоя и постепенно развивается к поверхности.Таким образом, центральная точка слоя глины на забое туннеля выбирается в качестве контрольной точки для анализа кривой нагрузки-перемещения забоя туннеля. Историческая кривая показана на Рисунке 4, где _s представляет собой коэффициент опорного напряжения в центральной точке верхнего слоя глины, а S _s представляет собой смещение центральной точки верхнего слоя глины.

Из рисунка 4 видно, что всю кривую нагрузки-перемещения можно разделить на три этапа: на первом этапе смещение забоя выемки медленно увеличивается с уменьшением опорного давления; на втором этапе значительно увеличивается смещение забоя; в это время опорное давление забоя выемки близко к предельному опорному давлению; на третьем этапе смещение забоя резко возрастает и переходит в стадию разрушения крепи; в это время опорное давление является предельным опорным давлением забоя выемки, которое составляет около 10% статического давления грунта исходного пласта.
2.3.2. Анализ результатов схемы 2
(1) Активный режим отказа . В этой схеме в качестве условия пласта используется составная толща глина-сильно выветрелый аргиллит, а карта изоповерхности смещения (вид сбоку) породы и грунтового массива перед забоем, когда забой становится окончательно неустойчивым, показана на рис. 5.

Из рисунка 5 видно, что при проходке щита в глинисто-сильно выветрелом аргиллитовой композитной толще и при давлении грунтового бункера, создаваемого щитовой машиной, недостаточно для поддержания устойчивости породы и грунта. перед забоем туннеля скала и грунт перед забоем туннеля будут подвергаться очевидной деформации и, в конечном итоге, нестабильности, а область нестабильности будет распространяться на поверхность, когда отношение глубины залегания C / D = 1.0.
(2) Максимальное давление поддержки при активном отказе . Зависимость между горизонтальным смещением на высоте 0,32 м над центральной точкой туннеля и коэффициентом опорного напряжения показана на рисунке 6. : на первом этапе с уменьшением крепостного давления смещение забоя увеличивается медленно; на втором этапе смещение забоя увеличивается быстрее; в это время опорное давление забоя выемки близко к предельному опорному давлению; на третьем этапе смещение забоя резко увеличивается, и он вступает в стадию разрушения опорного давления, в это время предельное опорное давление забоя составляет около 10% от статического давления грунта исходного пласта.
3. Теоретический анализ устойчивости забоя выемки
3.1. Обсуждение режима нестабильности забоя в композитном слое грунт-скальная порода
В ходе прошлых исследований многие ученые провели серию исследований режима нестабильности отдельного слоя [24], среди которых слой песчаного грунта и слой глинистого грунта. как типичная страта были очагом исследований [25]. На рис. 7 показан режим неустойчивости разрушения забоя выемки щита в слое песчаного грунта.С масштабным освоением подземного пространства геологические условия, встречающиеся при строительстве щитов, постепенно усложняются. Люди постепенно понимают, что технология строительства щитов тесно связана с геологическими характеристиками, особенно в породно-почвенном композитном слое. Однако в предыдущих исследованиях слишком много внимания уделялось составной толще «верхняя мягкая и нижняя твердая» [6, 14, 26], и мало внимания влиянию свойств верхней и нижней породы и грунта на модель неустойчивости, и недостаточно систематических исследований почвенно-каменной композитной толщи.В данной работе численное моделирование показывает, что при проходке щита в композитном грунте и горной породе режим нестабильности забоя напрямую связан с геологическими условиями из-за недостаточного опорного давления. Форма зоны разрыхления определяется свойствами верхнего слоя грунта, а форма зоны скользящей неустойчивости – свойствами нижнего слоя горных пород. Когда верхний слой почвы представляет собой глину, а нижний слой породы представляет собой умеренно выветрелый известняк, при постепенном снижении опорного давления форма зоны скользящей неустойчивости перед забоем аналогична верхней мягкой и нижней твердой толщам, но форма верхней зоны неплотного разрушения перестает быть «дымоходной», а становится «перевернутой трапецией» с широкой верхней и узкой нижней; когда верхний слой грунта представляет собой глину, а нижний слой породы представляет собой сильно выветрелый аргиллит, с постепенным снижением опорного давления форма верхней зоны рыхлого разрушения аналогична схеме 1, представляя собой перевернутую трапецию с широкой верхней и узкой ниже, но форма зоны скользящей неустойчивости перед выработкой явно иная.На рис. 8 показаны режимы неустойчивости щитового забоя двух различных комбинаций грунт-порода, полученные с помощью численного моделирования в этой статье.

Из рис. 8 видно, что в породно-грунтовой композитной толще характер нижнего слоя в основном определяет форму зоны скользящей неустойчивости. При больших значениях коэффициента прочности нижних слоев область скользящей неустойчивости начинается от границы между слоем грунта и скальной породой, образуя «локальный клин»; при малом коэффициенте прочности нижних слоев область скользящей неустойчивости начинается снизу щита, образуя «складчатый клин».Видно, что форма неустойчивости щитового забоя в породно-грунтовом композитном пласте отличается от такового в однородном пласте, что напрямую влияет на результаты расчета предельной опорной силы и неблагоприятно для практического проектирования. Таким образом, систематическое изучение композитных слоев почвы и горных пород в этой статье может обеспечить необходимую основу для улучшения модели клина, описанной ниже, а также послужить ориентиром для последующих связанных исследований.
3.2. Клиновидная модель композитной толщи грунт-порода
3.2.1. Создание теоретической модели
В сочетании с обсуждением в разделе 3.1 этой статьи, основанном на методе предельного равновесия, улучшена традиционная модель расчета клиньев [12], и предложена модель расчета клиньев, подходящая для композитного слоя грунт-порода, как показано на рисунке 9. Среди них модель 1 представляет собой слой «верхняя глина и нижняя твердая порода», представленный умеренно выветрелым слоем известняка под верхним слоем глины схемы 1; модель 2 представляет собой толщу «верхняя глина и нижняя мягкая», представленная сильно выветрелым слоем аргиллитов под верхним глинистым слоем схемы 2.На самом деле профиль щита немного больше площади клина.
Для упрощения вывода для клиновой модели композитного слоя грунт-порода сделаны следующие допущения: верхний слой – глина, рыхлая зона разрушения – перевернутая пирамида, как показано на рисунке 10; когда нижний слой представлен умеренно выветрелыми известняками, область скользящей неустойчивости клиновидная; когда нижний слой представляет собой сильно выветрелый аргиллит, область неустойчивости скольжения представляет собой складчатый клин(3)Распределение напряжения на вершине клина и наклонной поверхности скольжения равномерное(4)Вертикальное напряжение увеличивается линейно с глубиной(5)Влияние грунтовых вод и его просачивание не учитывается

3.2.2. Расчет предельной опорной силы забоя земляных работ
(1) Расчет силы местного клина . Как показано на рисунке 9, область скользящей неустойчивости в модели 1 начинается от границы раздела композитного слоя грунт-порода, поэтому в этой статье она называется «локальным клином», а напряжение локального клина показано на рисунке 11. цифра, V – результирующая сила вертикального давления грунта на вскрышные породы, P _s – полное опорное давление верхней поверхности выемки грунта, G – собственный вес местного клина, N – нормальная опорная сила грунта на скате местного клина, T ₁ – сила трения на скате местного клина, T ₂ – сила трения на стороне местного клина, а – угол между местным клином и горизонтальной плоскостью.

Выполнить анализ статического баланса на локальном клине:
Согласно критерию Мора–Кулона уравнение критического состояния на поверхности скольжения локального клина имеет вид: среди,где – эквивалентный диаметр экрана [27], – сила сцепления верхнего слоя грунта забоя, – сила сцепления верхнего слоя грунта забоя, – длина вершины скользящего блока, , – угол внутреннего трения верхнего слоя грунта забоя, – площадь плоскости и , – нормальное напряжение на наклонной плоскости локального клина, – среднее вертикальное напряжение местного клина, – объемная плотность верхнего слоя грунта забоя, и – давление вскрышных пород Земли.
Объедините формулы (2) и (3) и перенесите туда соответствующие параметры, а остальные символы такие же, как и выше.
(2) Расчет силы клина с изогнутой поверхностью . Как показано на рисунке 9, поверхность скольжения клина в модели 2 представляет собой не плоскость, а поверхность сгиба, поэтому в этой статье она называется «клином с поверхностью сгиба». Для облегчения анализа напряжений клин трещины разделен на две части: клин грунта и клин породы. Граница раздела представляет собой границу раздела композитного слоя грунт-порода.Напряжение клина показано на рисунке 12. На рисунке V – равнодействующая сила вертикального давления грунта на верхний слой грунта, Q ₁ и Q ₂ — равнодействующая сила взаимодействия между слоем грунта и слоем породы, P _s и P _r — суммарное опорное давление забоя выемки верхнего слоя грунта и Нижний рок-слой, соответственно, г _S и г _R R – это мертвый вес почвенного клина и рока клина, соответственно, N ₁ и N ₂ нормальная поддерживающая сила грунта и скального клина на откос соответственно T ₁ и T ₃ – силы трения о откосы грунтового клина и скальной породы w ребра соответственно, T ₂ и T ₄ – трение о стороны грунтовых и каменных клиньев соответственно, а – углы между грунтовым клином и клином скального пласта и горизонтальной плоскостью , и D ₁ и D ₂ — толщина верхнего слоя грунта и нижнего слоя горных пород соответственно.
Пусть ; тогда и , и – эквивалентный диаметр экрана. Для облегчения вывода предположим, что поддерживающая сила поверхности выемки распределена равномерно, и , где P — общая поддерживающая сила поверхности выемки.
С учетом равновесия клина устанавливаются уравнения силового равновесия грунтового и скального клина в горизонтальном и вертикальном направлениях соответственно. Процесс решения следующий.
Как показано на рис. 12(а), верхний клин грунта анализируется на предмет статического равновесия:
Объедините вертикальные формулы (8) и (9) и исключите, чтобы получить где и – сцепление верхнего слоя грунта.
Как показано на рис. 12(b), клиновидное тело нижних пластов горных пород анализируется на статическое равновесие:
Объедините вертикальные формулы (11) и (12) и исключите, чтобы получить где и – сцепление нижних пластов.
Согласно предыдущей гипотезе , , и . И, поскольку , полная опорная сила активного разрушения забоя выемки тоннеля в композитном грунтово-скальном слое в конечном итоге получается путем перебора члена исключения. Процесс решения следующий.
Уравнения (10) и (13) отсортированы следующим образом:
Добавьте две формулы в формулу (14), чтобы получить
Решение каждого параметра в уравнениях (10) и (13) представлено ниже:( 1)Вес клина Собственный вес грунтового клина: Собственный вес скального клина: где и площади плоскости kden и плоскости akn соответственно. грунтовый клин: Сдвиговая сила на склоне скального клина: где и площадь плоскости nmfe и плоскости abmn соответственно, а и нормальное напряжение в плоскости nmfe и плоскости abmn соответственно .(3) Поперечная сила со стороны клина: Согласно допущению (4), что вертикальное напряжение увеличивается линейно с глубиной, расчетная диаграмма поперечной силы со стороны клина показана на рисунке 13. Это можно увидеть Из рисунка 13 следует, что вертикальные напряжения на определенной глубине на поверхности скольжения afn ( blm ) и fden ( lcfm ) следующие. Раздвижная поверхность FPEN ( LCFM ): скользящая поверхность AFN ( млн. БЛм ): Тогда сила сдвига, действующая на микроэлементной плоскости, является общей силой сдвига T , действующая на AFN ( млрд. БЛМ ) и fden ( lcfm ) можно получить путем интегрирования уравнения (22).Поверхность скольжения fden ( lcfm ): Поверхность скольжения afn ( blm ):(4) Результирующая сила давления грунта вскрышных пород, действующая на вершину клина: где площадь cfed плоскость и – длина вершины скользящего блока, .
3.3. Определение давления грунта вскрышных пород тоннеля в композитном слое грунт-порода
В практической инженерной практике грунтовые условия изменчивы. Грунт в верхней части туннеля не обязательно движется вниз вертикально, а поверхность скольжения может быть наклонной.Например, зона рыхлого разрушения в верхней части глинистого слоя «широкая вверху и узкая внизу», что подтверждено многими исследователями и численным моделированием в данной работе [22, 28]. Хотя в литературе [20] производился расчет предельной опорной силы забоя в глинистом слое, он не предполагает улучшения давления рыхлого грунта, а выбор расчетных параметров не точен, что влияет универсальность и рациональность результатов расчета.Поэтому необходимо расширить применение формулы.
3.3.1. Двумерное расширение Terzaghi для давления рыхлого грунта
Terzaghi считает, что рассчитать кривые AB и CD непросто. Даже если они будут рассчитаны, то дальнейший расчет станет очень сложным. Поэтому почти предполагается, что AB и CD представляют собой две вертикальные прямые линии. Для реалистичного и точного расчета давления грунта вскрышных пород предполагается, что линии траектории разрушения AB и CD представляют собой две прямые линии, не перпендикулярные поверхности земли, и угол между AB , CD и поверхность земли зависит от фактического проекта.Модель расчета соответствующего давления рыхлого грунта показана на рисунке 14.

На рисунке 14 принято, что ширина полосы грунта изменяется с глубиной, и между ними существует линейная зависимость. Можно видеть, что когда AB и CD не перпендикулярны поверхности, производная задача заключается в том, как решить нормальное напряжение и поперечное трение, действующие на стороне элемента. Следовательно, отношение нормального напряжения к вертикальному напряжению на стороне элемента принимается за коэффициент напряжения откоса ; тогда и , где и – соответственно угол сцепления и внутреннего трения грунта.
Идея расчета та же, что и в теории давления рыхлой земли Терцаги, и уравнение баланса вертикальных сил устанавливается следующим образом: где – ширина полосы почвы, , – длина полосы почвы, и .
Организуйте имеющееся уравнение:
Решите дифференциальное уравнение, и в соответствии с известными граничными условиями и , давление рыхлой земли на любой глубине будет получено как
Поскольку формула (28) слишком длинная, чтобы упростить формулу , , , , и используются для замены некоторых формул в формуле, где , , , , и , где – коэффициент напряжения наклонной плоскости и – угол между AB и CD и горизонтальной плоскостью.
3.3.2. Трехмерное применение модели давления рыхлой земли Терзаги
Модель давления рыхлой земли в трехмерном пространстве показана на рис. 10.
Согласно трехмерной модели расчета давления рыхлой земли на рис. устанавливается с помощью двумерного микроэлемента (рис. 14): где – площадь микроэлемента, , – периметр микроэлемента, , – угол между четырьмя плоскостями перевернутой пирамиды и горизонтальной плоскостью, , – коэффициент напряжения наклонной плоскости, который получают методом элементного анализа напряжений [28]: где – коэффициент бокового давления вышележащего грунта, который находится в соответствии с [29].
Имеется финишная формула (29) предельной опорной силы в породно-грунтовой композитной толще следует принять формулу расчета давления рыхлого грунта, предложенную в данной статье, а полное опорное давление верхнего слоя грунта в забое породно-грунтовой композитной толщи можно получить, введя формулу (32) в (9) и (25).
3.4. Расчет предельной опорной силы
3.4.1. Решение теоретической модели
В модели двойного плоского клина участвуют углы наклона двух скользящих блоков, поэтому решение предельной опорной силы в теоретической модели становится задачей решения экстремального значения двух переменных [28]. Поскольку формула сложная и ее трудно вычислить, автор использует для ее решения MATLAB и Mathematica. Установив два цикла и двумерные параметры для оптимизации обхода, можно установить требования к точности в процессе оптимизации в соответствии с требованиями.Для обеспечения безопасности строительства максимальное значение следует принимать за предельную опорную силу забоя выемки.
3.4.2. Проверка расчетной модели
Чтобы проверить точность и рациональность двух вышеуказанных расчетных моделей клина, результаты численного моделирования в этой статье используются для проверки результатов расчетной модели клина. Результаты сравнения показаны в Таблице 2. «Угол клина», соответствующий предельной опорной силе, относится к расчетной модели, в которой для расчета предельной опорной силы используется теория свободного давления Терцаги (или расширения).
6
1 Стратиграфическая комбинация результаты
1
1 Расчет теории расчета наземных давлений
Глина Теория полностью покрытого грунта 126,08 53.83 4,68
Умеренно выветривание известняка теория Терцаги в рыхлой давления Земли 29,29 8,26
Глина Теория полностью покрыта почвой 126,08 50,42 4.90
сильно выветрившихся мурэтажного камня Теория свободного земли 35.17 35.17 35.17
Это видно из таблицы 2, что подсчеты, рассчитанные на Terzaghi Теория давления рыхлого грунта, разработанная в этой статье, ближе к результату численного моделирования, в то время как результат, рассчитанный по полной массе вскрышного грунта, намного больше, чем результат численного моделирования.Таким образом, в таком сложном пласте, когда толщина вскрышных пород примерно в один раз больше диаметра туннеля, для расчета предельной поддерживающей силы следует использовать теорию давления рыхлого грунта Терцаги, разработанную в этой статье.
4. Анализ инженерного дела
4.1. Обзор проекта
Участок от станции Mengjiazhuang до станции Long Ao 3-й линии метро Jinan расположен в районе Lixia города Jinan. Секционный тоннель представляет собой стандартную одноствольную однопутную кольцевую секцию, которая сооружается щитовым способом.Левая и правая линии линии плоскости сечения состоят из участка прямой линии, трех участков круговой кривой и участков переходной кривой с радиусом R = 1000 м соответственно. Шаг линий 13～14 м, мощность засыпного грунта 2,3～80 м. Стоит отметить, что среда подземных вод в городе Цзинань сложна и изменчива из-за большого количества родников. Лю и др. [30, 31] провели серию исследований для точного прогнозирования притока грунтовых вод в туннеле, что может предоставить теоретическую поддержку для аналогичных проектов, богатых водой.
4.2. Расчет и анализ нестабильности
4.2.1. Построение расчетной модели
Глубина заглубления свода этого участка заявки составляет около 7,0 м. В этом расчете геотехнические материалы соответствуют критерию Мора-Кулона, комбинация композитных слоев грунта и горной породы показана на рисунке 15, а значения геотехнических параметров показаны в таблице 3.
Название Плотность (кг / м3) эластичный модуль (MPA) Соотношение Poisson Сплоченность (KPA) Угол внутреннего трения (°)
Равности 1940 3 0.25 12,6 14,2
лессовидных илистая глина 1910 8 0,21 16,4 11,9
пылеватых глины 1960 5 0,30 19,4 12.9
Умеренно выветрившись Marl 2500 2590 0.24 150 150