СП РК 3.04-103-2014 ОСНОВАНИЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ (ҚР ЕЖ 3.04-103-2014)

СП РК 3.04-103-2014

III и IV классов горизонтальные перемещения допускается определять упрощенными
методами по указаниям Приложения Н (для конечных горизонтальных перемещений).

4.8.3.5 Для анкерных устройств и других элементов сооружения, от перемещения

которых  зависят  его  прочность  и  устойчивость,  расчеты  горизонтальных  перемещений
выполняются  при  характеристиках  грунта  и  нагрузках,  соответствующих  предельным
состояниям первой группы.

Рисунок 2 - Схема к определению крена сооружения от пригрузки

4.8.3.6 Нестабилизированные

горизонтальные перемещения сооружений

моменту времени

определяют по формуле:





crp







(35)

где

crp



- то же, что и в формуле (31);

- конечное

(стабилизированное) перемещение сооружения, определяемое по

Приложению Н.

4.8.3.7 Предельные горизонтальные перемещения сооружения

не превышающие

lim

, где

lim

- горизонтальное перемещение сооружения, соответствующее

достижению предельного равновесия системы "сооружение-основание" по плоскому
сдвигу определяеют по формуле:

lim,

lim





















(36)

где

lim,

- предельное перемещение штампа;



- площадь штампа;



- площадь фундамента сооружения;

- параметр, определяемый в соответствии с Приложением В.

СП РК 3.04-103-2014

4.8.4 Особенности проектирования оснований сооружений, возводимых в

сейсмических районах

4.8.4.1 В районах сейсмичностью менее 7 баллов основания проектируются без

учета  сейсмических  воздействий.  Основания  сооружений,  возводимых  на  площадках
сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов, проектируются с учетом требований  по проектированию
зданий  и  сооружений  в  сейсмических  районах  с  использованием  данных  сейсмического
микрорайонирования площадки строительства.

4.8.4.2 Проектирование оснований с учетом сейсмических воздействий выполняются

на  основе  расчета  по  несущей  способности  на  особое  сочетание  нагрузок.
Предварительные  размеры  подошвы  сооружения  определяют  расчетом  оснований  по
деформациям на основное сочетание нагрузок (без учета сейсмических воздействий).

4.8.4.3 Расчет оснований по несущей способности (устойчивости) выполняют на

действие вертикальной составляющей внецентренной нагрузки, передаваемой
сооружением на грунты основания исходя из условия

c eq

u eq







(37)

где

- вертикальная составляющая расчетной внецентренной нагрузки в особом

сочетании, кН;

u eq

- вертикальная составляющая силы предельного сопротивления основания при

одностороннем выпоре грунта вследствие сейсмического воздействия, кН;

c eq



- сейсмический коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0; 0,8; 0,6

соответственно для грунтов I, II и III категорий по сейсмическим свойствам;



- коэффициент надежности по назначению сооружения.

При наличии горизонтальной составляющей нагрузки, передаваемой сооружением

на грунт, выполняется проверка несущей способности основания на сдвиг. При этом для
определения сил предельного сопротивления сдвигу, а также величин активного и
пассивного давления в водонасыщенных глинистых грунтах учитывают снижение
расчетных значений угла внутреннего трения в зависимости от расчетной сейсмичности.

4.8.4.4 При проверке несущей способности (устойчивости) основания учитывается,

что  потеря  устойчивости  может  происходить  по  следующим  возможным  вариантам  (в
зависимости  от  соотношения  вертикальной  и  горизонтальной  составляющих
равнодействующей,  а  также  значения  эксцентриситета):  плоский  сдвиг  по  подошве;
глубинный сдвиг; смешанный сдвиг (плоский сдвиг по части подошвы и глубинный сдвиг
по поверхности, охватывающей оставшуюся часть подошвы). При этом учитывают форму
сооружения и характер его подошвы, напластование и свойства грунтов основания.

4.8.4.5 Расчет оснований по несущей способности (устойчивости) в общем случае

выполняют методами теории предельного равновесия, основанными на поиске наиболее
опасной поверхности скольжения и обеспечивающими равенство сдвигающих и

СП РК 3.04-103-2014

удерживающих сил. Возможные поверхности скольжения, отделяющие сдвигаемый
массив грунта от неподвижного, принимают круглоцилиндрическими, ломаными, в виде
логарифмической спирали и другой формы.

4.8.4.6 Возможные поверхности скольжения могут полностью или частично

совпадать  с  выраженными  ослабленными  поверхностями  в  грунтовом  массиве  или
пересекать  слои  слабых  грунтов;  при  их  выборе  учитываются  ограничения  на
перемещения грунта, исходя из конструктивных особенностей сооружения.

4.8.4.7 Для каждой возможной поверхности скольжения вычисляют предельную

нагрузку. При этом используют соотношения между вертикальными, горизонтальными и
моментными компонентами нагрузки, которые ожидаются в момент потери устойчивости,
и описывают нагрузку одним параметром. Этот параметр определяется из условия
равновесия сил (в проекции на заданную ось) или моментов (относительно заданной оси).
В качестве предельной нагрузки принимают минимальное значение.

4.8.4.8 В число рассматриваемых при определении равновесия сил включают

вертикальные, горизонтальные и моментные нагрузки от сооружения, вес грунта,
фильтрационные силы, силы трения и сцепления по выбранной поверхности скольжения,
активное и (или) пассивное давление грунта на сдвигаемую часть грунтового массива.

Расчетные значения угла внутреннего трения в расчетах на особое сочетание

нагрузок, включающее сейсмическое воздействие, принимают из условия





 

(38)

где



расчетные значения угла внутреннего трения без учета сейсмики;





- принимают в зависимости от расчетной сейсмичности: 7 баллов - 2, 8 баллов - 4, 9

баллов - 7°.

Угол наклона к вертикали равнодействующей внешней нагрузки на основание

определяют из условия







(39)

где



- соответственно горизонтальная и вертикальная составляющие внешней

нагрузки на основание в уровне подошвы фундамента, кН.

4.8.4.9 При действии моментов от нагрузок особого сочетания в двух направлениях

расчет сейсмостойкости основания по несущей способности выполняется раздельно на
действие сил и моментов в каждом направлении независимо друг от друга.

4.8.4.10 При расчете оснований на особое сочетание нагрузок с учетом сейсмических

воздействий допускается частичный отрыв подошвы сооружения от грунта при
выполнении следующих условий:

- эксцентриситет расчетной нагрузки не превышает одной трети ширины подошвы

сооружения в плоскости действия опрокидывающего момента;

СП РК 3.04-103-2014

- силу предельного сопротивления основания определяют для условного

сооружения, размер подошвы которого в направлении действия момента равен размеру
сжатой зоны





1, 5





5 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ

5.1 Правила сокращения энергопотребления

5.1.1 Основания проектируют с учетом положений по эффективному использованию

энергии для гидротехнических сооружений.

5.1.2 В процессе проектирования предусматривают решения и комплекс мер по

повышению энергоэффективности объекта в соответствии с требованиями и
действующими на территории Республики Казахстан нормативными документами.

5.1.3 Основным положением при проектировании оснований гидротехнических

сооружений является обеспечение экологической безопасности при эксплуатации.

5.1.4 В проектах оснований сооружений для эффективного использования энергии и

экологической

безопасности

при

эксплуатации

предусматривается

программа

мониторинга, главной задачей которого является обеспечение безопасности строительства
и  эксплуатации  сооружений,  включая  выявление  опасных  процессов  и  явлений  для
разработки  предупреждающих  и  защитных  мероприятий.  В  программе  мониторинга
уделяется повышенное внимание этапам строительства, вводу в эксплуатацию и периоду
эксплуатации  до  стадии  стабилизации  процессов  взаимодействия  сооружений  с
природным  комплексом.  При  необходимости  программа  уточняются  на  каждом  этапе  с
учетом изменения реальных условий.

5.1.5 Программа мониторинга включает натурные наблюдения в зависимости от

класса  сооружений,  их  конструктивных  особенностей  и  новизны  проектных  решений,
геологических,  гидрогеологических,  геокриологических,  сейсмических  условий,  способа
возведения и требований эксплуатации. Наблюдениями, определяют:

- осадки, крены и горизонтальные смещения сооружения и его основания;
- температуру грунта в основании и грунтовом сооружении (при строительстве в

суровых климатических условиях, при среднегодовой температуре воздуха ниже 1 °С);

- пьезометрические напоры воды в основании и грунтовом сооружении (положение

поверхности депрессии);

- расход воды, фильтрующейся через основание сооружения;
- химический состав, температуру и мутность профильтровавшейся воды в

дренажах, а также в коллекторах;

- эффективность работы дренажных и противофильтрационных устройств;
- напряжения и деформации в основании сооружения;
- поровое давление в основании сооружения;
- сейсмические воздействия на основание.
Определение указанных  показателей  производится  с  использованием  результатов

СП РК 3.04-103-2014

инструментальных  измерений.  В  дополнение  к  инструментальным  наблюдениями
предусматривают  и  визуальные  для  оперативного  выявления  внешних  проявлений
развития  неблагоприятных  процессов  в  основании  и  грунтовых  сооружениях.  Состав и
объем  натурных  наблюдений  в  системе  мониторинга  назначаются  в  соответствии  с
разработанными  сценариями  развития  потенциальных  аварий  и  инцидентов,  а  также  их
последствий с целью предотвращения чрезвычайных ситуаций.

5.2 Рациональное использование природных ресурсов

5.2.1 При проектировании основания гидротехнических сооружений учитываются

предельно допустимые нагрузки на окружающую среду, предусматриваются надежные и
эффективные меры предупреждения, устранения загрязнения вредными отходами, их
обезвреживание и утилизация, внедрение ресурсосберегающих, малоотходных и
безотходных технологий и производств.

5.2.2 Проектирование основания гидротехнических сооружений включает разумное

сохранение государственных ресурсов, таких как: вода, почва, биологическое
разнообразие, энергетические ресурсы, качество воздуха и другие природные ресурсы в
интересах общества.

5.3 Охрана окружающей среды

5.3.1

При

проектировании

оснований

гидротехнических

сооружений

предусматриваются  решения,  обеспечивающие  безопасность,  надежность,  долговечность
и  экономичность  сооружений,  а  также  охрану  окружающей  среды  на  всех  стадиях  их
строительства  и  расчетного  срока  эксплуатации.  Для  этого  при  проектировании
выполняют:

оценку инженерно-геологических

условий

области

взаимодействия

проектируемого сооружения с геологической средой и прогноз их изменения в
строительный и эксплуатационный периоды;

- расчет несущей способности основания и устойчивости сооружения;
- расчет деформаций системы "сооружение-основание" в результате действия

собственного веса сооружения, давления воды, грунта, сейсмических воздействий и т.п. и
изменения строения и свойств грунтов в процессе строительства и эксплуатации
сооружения, в том числе с учетом их промерзания и оттаивания;

- расчет фильтрационной прочности основания, противодавления воды на

сооружение и фильтрационного расхода, а также при необходимости - объемных
фильтрационных сил и изменения фильтрационного режима при изменении напряженного
состояния основания;

- разработку инженерных мероприятий, обеспечивающих несущую способность

оснований  и  устойчивость  сооружения,  требуемую  долговечность  сооружения  и  его
основания,  а  также,  при  необходимости,  уменьшение  перемещений,  изменений
напряженно-деформированного  состояния  системы  "сооружение-основание",  снижение
противодавления и фильтрационного расхода;

разработку мероприятий,

направленных

на

сохранение

благоприятной

СП РК 3.04-103-2014

окружающей среды или улучшение экологической обстановки по сравнению с
естественной;

- разработку разделов деклараций безопасности, касающихся надежности оснований.
5.3.2

При

проектировании

оснований

гидротехнических

сооружений

предусматривают инженерные мероприятия по охране окружающей среды, в том числе по
защите прилегающих территорий от затопления и подтопления, от загрязнения подземных
вод промышленными стоками, а также по предотвращению оползней береговых склонов и
других процессов, способных вызвать негативные явления в береговых примыканиях и в
водохранилище (непроектную волну, переполнение выше подпорного уровня), а также
повреждение основных сооружений напорного фронта.

5.3.3 При защите территорий от затопления и подтопления, от загрязнения

подземных вод промышленными стоками проектируют строительное водопонижение.

5.3.4 Задачей строительного водопонижения является создание и поддержание в

течение  строительного  периода  депрессионной  воронки  в  водоносных  грунтах,  где
устраиваются  котлованы,  а  также  снятие  избыточного  напора  в  подстилающих
водоносных грунтах, отделенных от подошвы котлована водоупором.

5.3.5 На строительное водопонижение составляется проект производства работ, в

который включают материалы, необходимые для службы контроля:

а) строительный генеральный план системы строительного водопонижения;
б) программа ведения гидрогеологических и геодезических наблюдений.
5.3.6 Экологическое обоснование проекта обустройства основания гидротехнических

сооружений  включает  разработку  комплекса  природоохранных  мероприятий  при
строительстве и эксплуатации сооружений, предусматривающих непревышение допустимого
уровня  антропогенного  вмешательства  в  природную  среду  и  гарантирующих  сохранность
природной  среды  и  предотвращение  в  ней  негативных  деструктивных  процессов.
Рассматривают мероприятия, ведущие к улучшению экологической обстановки по сравнению
с естественной природной (создание зон рекреации, рекультивация земель и вовлечение их в
хозяйственную  деятельность  человека  и  т.д.).  При  этом  рассматриваются  не  только  район
расположения основных сооружений, но и область влияния водохранилища и нижнего бьефа,
как в строительный, так и в эксплуатационный периоды.

5.3.7 Материалы, используемые при строительстве (привозные или местные),

химические добавки и реагенты проходят санитарную и экологическую экспертизу как
самих материалов, так и результатов их воздействия на человека и природную среду.

5.3.8 Инженерные мероприятия по охране окружающей среды предусматривают

установку контрольно-измерительной аппаратуры (далее, КИА) для проведения натурных
наблюдений  за  состоянием  сооружений  и  их  оснований  в  процессе  строительства  и  в
период  их  эксплуатации  как  для  оперативной  оценки  надежности  отдельных  элементов,
так  и  системы  "сооружение-основание"  в  целом,  своевременного  выявления  дефектов  и
повреждений  в  системе,  предотвращения  аварий,  улучшения  условий  эксплуатации,  а
также для оценки правильности принятых методов расчета, их совершенствования.

5.3.9 Геотехнический контроль проверяет установку контрольно-измерительной

аппаратуры, предусмотренную в проекте КИА. В состав КИА входят:

- пьезометры для определения скорости понижения грунтовых вод и положения

депрессионной кривой в период эксплуатации;

СП РК 3.04-103-2014

- реперы и марки для определения возможных деформаций территории и

сооружений, находящихся в зоне влияния водопонижения;

- другое измерительное оборудование, необходимое для эксплуатации систем

водопонижения (лотки для замера расходов воды, шаблоны для определения изменений
контуров откосов и т.п.).

5.3.10 Главной целью натурных наблюдений по обеспечению безопасной

эксплуатации сооружений и охраны окружающей среды является своевременное
выявление опасного развития процессов взаимодействия сооружений с природной средой.
В процессе наблюдений проводятся:

- оценка изменений инженерно-геологических условий за период строительства и

эксплуатации  гидроузла,  включая  изменения  рельефа,  геологического  строения,
гидрогеологических  условий,  состава,  строения  и  свойств  грунтов,  активности
инженерно-геологических процессов;

установление причин

осадок,

просадок,

смещений,

деформаций,

трещинообразования, фильтрационных расходов и других непроектных ситуаций;

- качественный и количественный прогноз изменения во времени и в пространстве

техноприродных процессов с оценкой вероятности аварийных ситуаций и связанных с
этим ущербов;

- разработка мер по предотвращению дальнейшего развития негативных процессов в

основании, восстановлению условий нормальной его работы, обоснованию защитных
методов.

5.3.11 На гидротехнических сооружениях I класса, расположенных в районах с

сейсмичностью 7 баллов и выше, и на сооружениях II класса, расположенных в районах с
сейсмичностью 8 баллов и выше, ведется динамический паспорт сооружений и
проводятся специальные наблюдения и испытания.

5.3.12 Состав и объем натурных наблюдений за основаниями сооружений и

природной  средой  в  зоне  взаимодействия  с  сооружением  определяются  в  проекте
мониторинга  на  основании  сценариев  возникновения  чрезвычайных  и  аварийных
ситуаций с целью своевременного их предотвращения.

5.3.13 Для охраны окружающей среды проводят геотермические наблюдения с

целью:

- контролирования температурного режима основания плотин в строительно-

климатической  зоне,  особенно  плотин  сезонно-мерзлого  типа,  для  оценки  параметров
мерзлотных  завес  (глубины,  ширины,  сплошности)  и  границ  развивающейся  чаши
оттаивания под верховой призмой плотины и их изменений во времени;

- уточнения скорости и величин развития подруслового талика основания в плотинах

талого типа; изменения показателей физико-механических и фильтрационных свойств
грунтов в оттаивающей зоне основания.

5.3.14 Геотермические наблюдения включают:
- режимные измерения температур грунтов основания по сети геотермических

скважин, оборудованных комплектами (гирляндами) термодатчиков (терморезисторов,
термометров сопротивления);

- геофизические исследования комплексом методов для уточнения границ раздела

мерзлых и талых зон в основании и физико-механических свойств грунтов в их пределах.

СП РК 3.04-103-2014

Приложение А

(обязательное)

Нормативные значения прочностных и деформационных характеристик грунтов

Определение параметров внутреннего трения (





), коэффициента

фильтрационной консолидации

и коэффициента начального порового давления

методом

трехосного

сжатия,

давления

предуплотнения



методом

компрессионного сжатия и коэффициента переуплотнения

OCR

В данном приложении даны уточнения ряда положений, направленных на

повышение  точности  и  достоверности  определения  параметров  трения  грунтов  в
эффективных  напряжениях,  а  также  на  установление  рекомендуемых  методов
определения параметров, указанных в названии приложения.

Определение параметров

внутреннего

трения

(





коэффициента

консолидации

и коэффициента начального порового давления

методом

трехосного сжатия

А.1 Подготовка образца грунта к испытанию.
А.1.1 Для приведения образца грунта в состояние, соответствующее условиям его

природного залегания по величине эффективных напряжений в скелете грунта и величине
порового давления, выполняется комплекс мероприятий, именуемый этапом
реконсолидации.

А.1.2 Этапу реконсолидации образца грунта может предшествовать расчет

напряжений, действовавших на образец в условиях естественного залегания: полного
вертикального напряжения



и полного горизонтального



. Здесь и далее индекс "0"

означает, что значение параметра относится к условиям естественного залегания.

Максимальные значения полных напряжений назначают с учетом возможностей

оборудования:  допустимого  давления  в  камере  прибора  и  максимального  усилия  пресса,
создающего  осевое  напряжение.  При  определении  показателей  механических  свойств
грунтов  напряженное  состояние  оценивается  в  эффективных  напряжениях

 

определяемых по формуле













(А.1)

где

- поровое давление,



- полные напряжения.

Природное поровое давление в исследуемом слое грунтового массива (основания)

рассчитывается по формуле





(А.2)

где

- поровое давление в массиве на отметке отбора монолита, кПа;



- плотность поровой воды, т/м

;

СП РК 3.04-103-2014

- ускорение свободного падения, м/с

;

- глубина отбора образца грунта от положения уровня грунтовых вод, м.

Природное эффективное вертикальное напряжение рассчитывается по формуле



 

















(А.3)

где



- плотность грунта, т/м

;





- эффективное вертикальное напряжение, кПа;

- глубина отбора образца грунта от поверхности грунта, м.

При отборе образцов из грунтового массива, расположенного на дне речной или

морской акватории, к поровому давлению добавляют давление воды (давление столба
воды) на уровне поверхности грунта, а грунтовый массив считают полностью
водонасыщенным (



При испытаниях образцов грунта с больших глубин ограничивают расчетное

поровое давление

значением 300 кПа, при котором, обеспечиваются практически

полное растворение газообразной составляющей.

Эффективное горизонтальное напряжение в условиях естественного залегания





определяется формулой:









(А.4)

где

- коэффициент бокового давления (принимается по Таблице А.1).

Таблица А.1

Грунт

Значение

Песок

0,35-0,55

Супесь

0,40-0,55

Суглинок

0,50-0,60

Глина:

при

0, 25



0,33-0,60

при 0,25

1, 0



0,60-0,82

Примечания

1 Вычисление порового давления

, эффективных вертикального





и горизонтального

 

напряжений в массиве производятся с учетом наличия в основании относительного водоупора (слоев

глинистых  грунтов  с  низкими  значениями  коэффициента  фильтрации).  В  этом  случае  эффективные
вертикальные  напряжения  по  кровле  водопроницаемого  слоя,  лежащего  ниже  водоупора,  равны  полным
напряжениям на подошве перекрывающего его водоупорного слоя.

2 Для илов и текучепластичных глинистых грунтов можно принять



3 В существенно переуплотненных грунтах (при



OCR

) принимают



СП РК 3.04-103-2014

А.2 Этап реконсолидации образца выполняется следующим образом.
А.2.1 При проведении испытаний в системе противодавления используют

деаэрированную  воду.  При  установке  образца  в  камеру  прибора  исключают  защемление
воздуха в контактах поверхности образца с эластичной оболочкой и с верхним и нижним
штампами. Для этого до установки образца систему трубок, подводящих воду к штампам,
и отверстия в штампах заполняют деаэрированной водой до появления ее на поверхности
штампов  и  вытеснения  пузырьков  воздуха.  Для  исключения  защемления  воздуха  между
образцом и эластичной оболочкой производятся:

а) при испытаниях неразмокающих и ненабухающих грунтов поместить образец в

контейнер с деаэрированной водой на 1-2 мин;

б) при испытаниях образцов слабых или набухающих грунтов обязательно

поместить в контейнер с деаэрированной водой резиновую оболочку непосредственно
перед ее установкой на образец;

в) при испытаниях грунтов в приборах со встроенной эластичной оболочкой

обеспечить заполнение зазора между камерой и грунтом с оболочкой деаэрированной
водой.

А.2.2 По завершении установки образца, установки и заполнения камеры прибора,

установки и подключения измерительных систем, дренаж из образца перекрывается и
производится повышение среднего давления в камере прибора



до значения





рассчитанного согласно А.1.2, по формуле (А.4).

Повышение давления в камере прибора



производится ступенями









Величина  ступеней,  как  правило,  не  превосходит  20-50  кПа  (для  грунтов  твердой
консистенции,  при  обосновании,  величина  ступеней  может  быть  увеличена  до  100-
200 кПа).  Выдержка  на  каждой  ступени  нагружения  составляет  не  менее  15 мин.
Одновременно  производится  измерение  порового  давления

в образце. На каждой

ступени нагружения определяется значение параметра









, где



- приращение

давления в поровой воде при увеличении среднего давления на ступень





А.2.3 По достижении полными напряжениями





значений

 

в зависимости

от величины возникающего порового давления могут производиться действия, указанные
в А.2.3-А.2.6.

Если после достижения полными напряжениями





значений

 

поровое

давление практически отсутствует



(значение параметра

на последней ступени

<0,3), то определяется отношение коэффициента водонасыщения грунта

к расчетному

значению

. Если отношение



, то этап реконсолидации считается

завершенным.

Если

0,95

r p



, реконсолидация продолжается по методу противодавления.

Система противодавления открывается и производится одновременное увеличение
полных напряжений





и порового давления в образце (принудительно) на величину

ступени









. Производится измерение давления в поровой жидкости на

противоположном торце образца



. Величины



поддерживаются постоянными до

тех пор, пока разность





не уменьшится до 5% от



. Если измерение порового

СП РК 3.04-103-2014

давления  на  противоположном  торце  образца  невозможно,  то  выдержка  во  времени
определяется  стабилизацией  уровня  жидкости  в  системе  противодавления  по  СП 50–101
(или отсутствием потока жидкости в образец грунта). Процедура ступенчатого повышения
полного  давления  в  камере  прибора  и  порового  давления  продолжается  до  достижения
поровым давлением величины

в условиях естественного залегания. Величина ступеней









в этой процедуре не превышает 50 кПа. На этом этап реконсолидации считается

законченным.

А.2.4 Если после достижения полными напряжениями





, значений

 

образце грунта возникло поровое давление

 

и значение параметра

на последней

ступени нагружения превышает значение 0,3, то продолжается ступенчатое повышение
среднего полного напряжения









в условиях закрытой системы с обязательным

измерением порового давления

. Повышение полных напряжений





производится

до тех пор, пока либо: а) эффективные напряжения в образце

















не станут

равными эффективному горизонтальному напряжению в основании

 

и при этом

поровое давление в образце

не превзойдет расчетного значения

; б) поровое давление

достигнет расчетного значения

(при этом эффективные напряжения









превзойдут

расчетное значение

 

). Величина ступеней









не превосходит 50 кПа (для

грунтов твердой консистенции величина ступеней нагружения увеличивают до 100-200
кПа), выдержка на каждой ступени приращения напряжений составляет не менее 15 мин.

А.2.5 В случае, если при операциях по А.2.4 оказалось















, то в

системе противодавления создается давление

и дренаж открывается, дальнейшая

реконсолидация выполняется по методу противодавления, как описано в А.2.3 до
завершения этапа реконсолидации (













;



;















В случае если при операциях по А.2.4 оказалось



3,0









, то в системе

противодавления создается давление

и дренаж открывается. Производится ступенчатое

увеличение полных напряжений до значений









. Величина ступеней









не превосходит 50 кПа. Выдержка во времени на каждой ступени определяется

по стабилизации деформаций в образце (может контролироваться по стабилизации уровня
(потока) жидкости в системе противодавления).

А.2.6 При проведении испытаний охлажденных грунтов процесс реконсолидации по

эффективным напряжениям и поровому давлению сопровождаются термостатированием
при заданном значении температуры.

Консолидированно-недренированные испытания

А.3 Консолидированно-недренированные испытания определяют:
эффективного угла внутреннего трения





;

эффективного сцепления



;

коэффициента фильтрационной консолидации

;

коэффициента начального порового давления

СП РК 3.04-103-2014

Для всех испытываемых грунтов определяют физические характеристики и

гранулометрический состав.

А.4 Консолидация проводится при постоянном противодавлении, определенном на

этапе реконсолидации. Давления консолидации (разность между давлением в камере и
противодавлением) для образцов грунта одного монолита включают указанный в задании
диапазон строительных нагрузок и выбираются так, чтобы давления





по завершению

консолидации отличались друг от друга на величину, равную 40-50% значения

 

точке отбора монолита, но не менее чем на 20 кПа для мягко- и текучепластичных
глинистых грунтов ( 0,5



) и 50 кПа для грунтов более твердых консистенций.

Противодавление устанавливается равным



или ниже с тем, чтобы давление,

устанавливаемое  при  консолидации,  не  превысило  допускаемого  конструкцией  камеры
прибора.  Допускаемое снижение  противодавления  ограничивается  величиной  порового
давления,  при  котором  на  этапе  реконсолидации  параметр



становится больше 0,95

(достигается полное водонасыщение образца и растворение газовой фазы).

А.5 В начале испытания (после завершения этапа реконсолидации) перекрывается

дренаж из образца и производится повышение среднего полного напряжения на образец
ступенями









, не превышающими 50 кПа. Конечное значение полных напряжений

определяется величиной









. Где





- вертикальное напряжение на глубине отбора

монолита от строительной пригрузки от сооружения. Значение





при испытаниях

увеличивают  или  уменьшают  для  удовлетворения  требованиям  А.4.  На  каждой  ступени
нагружения  производится  выдержка  во  времени  не  менее  15  мин  и  измеряется  поровое
давление.  Для неполностью  водонасыщенных  грунтов  (содержащих  нерастворенный  газ,

0,95

 

) после этапа реконсолидации и по результатам выполнения указаний А.5 в

каждом опыте определяется частное значение коэффициента начального порового
давления

как отношение суммарного приращения порового давления



за время

приложения напряжений















к величине







(А.5)

Нормативное и равное ему расчетное значение коэффициента порового давления

(



) определяется как среднее арифметическое его частных значений.

А.6 Задача этапа консолидации - в условиях открытого дренажа привести образец в

равновесное  состояние  по  эффективным  напряжениям,  при  котором      определяют
прочностные характеристики, а также деформационные  - модуль объемного сжатия. Для
глинистых  грунтов  данные,  полученные  на  этой  стадии,  используются  для  определения
коэффициента  фильтрационной  консолидации

, а также для расчета скорости

деформирования образца на этапе разрушения (сдвига). Консолидация проводится при
постоянном значении противодавления, соответствующем природным условиям залегания
грунта (если в программе испытаний нет других указаний).

А.7 Этап консолидации выполняется открытием системы противодавления.

СП РК 3.04-103-2014

Объемная  деформация  образца  в  ходе  консолидации  определяется  с  помощью  системы
противодавления  путем  измерения  объема  вытесненной  из  образца  поровой  жидкости.
Измерение  объема  вытесненной  жидкости  (а  при  необходимости  и  величины  порового
давления)  производится  с  постепенным  увеличением  интервалов  времени  между
отсчетами, например, через 0,2, 0,5, 1, 2, 5, 10, 15 и 30 мин, через 1, 2, 4 и 8 ч и далее в
начале и конце каждой смены.

При проведении консолидации рекомендуется использовать односторонний либо

двусторонний торцевой дренаж с учетом конструктивных возможностей приборов и
программы экспериментов.

При одностороннем дренаже и при наличии датчика порового давления на торце,

противоположном  от  дренируемого,  контроль  процесса  консолидации  допускается  вести
по  поровому  давлению.  Критерием  условной  стабилизации  в  этом  случае  является
выравнивание порового давления с противодавлением.

А.8 По результатам измерений строятся графики зависимостей

 





 





и в тех случаях, когда измеряется поровое давление -

 



, по которым

определяется время 90%, 100% и 50%-ных консолидаций

100

Консолидацию продолжают не менее суток после достижения времени 100%-ной

фильтрационной консолидации, установленной по графикам.

А.9 Частные значения коэффициента фильтрационной консолидации

по методу

"корень квадратный из времени" вычисляют по формуле



(А.6)

где

- коэффициент (фактор времени), соответствующий степени консолидации 0,90,

равный 0,848;

- высота образца (средняя между начальной высотой и высотой после завершения

опыта на консолидацию), см. При двухсторонней фильтрации принимается высота, равная

;

- время, мин.

Время 90%-ной фильтрационной консолидации определяется следующим образом

(Рисунок А.1).

СП РК 3.04-103-2014

Рисунок А.1 - Определение 90% первичной консолидации графическим

способом

Проводят прямую

, касательную к начальной линейной части кривой уплотнения

и затем прямую

, абсциссы которой будут на 15% больше абсцисс прямой

Пересечение прямой

с кривой уплотнения дает точку, соответствующую 90%

первичной консолидации.

Время 100%-ной фильтрационной консолидации определяется из величины

100

которое определяется в виде точки пересечения горизонтальной прямой,
соответствующей







с кривой уплотнения.

А.10 Вычисление

выполняется методом "логарифм времени".

А.11 Нормативное и равное ему расчетное значения коэффициента консолидации

(

) определяется как среднее арифметическое частных значений

Определение значений

выполняется для диапазона нагрузок, указанного в задании

на лабораторные испытания. Если диапазон выходит за пределы нагрузок при
консолидации, то последние нагрузки соответствующим образом смещают.

А.12 По завершении консолидации краны дренажной системы перекрываются и

производится нагружение образца грунта вертикальной нагрузкой до его разрушения.
Нагружение осуществляется или с постоянной скоростью вертикальной деформации
образца



, или ступенчатым повышением осевой нагрузки при

const





Скорость вертикальных деформаций



выбирается следующим образом.

В соответствии с указаниями А.8, А.9 определяется время 100%-ной

фильтрационной консолидации

100

. Скорость вертикальных деформаций находится

делением значения предельной вертикальной деформации



, полученной из предыдущих

испытаний образцов данного грунта или принятой для супесей - 0,10, для суглинков - 0,15,
для глин - 0,20, на величину

100

СП РК 3.04-103-2014

100





(А.7)

где



- скорость вертикальных деформаций.

При силовом способе нагружения величина ступеней устанавливается из

необходимости получить 8-10 ступеней нагрузки до достижения разрушения. Выдержка
во времени на каждой ступени устанавливается путем деления времени

100

на число

ступеней.

В процессе испытания регистрируют давление в камере прибора, вертикальная

нагрузка на образец грунта, вертикальные перемещения, поровое давление.

Испытания заканчиваются при выполнении одного из установленных критериев.
А.13 По результатам испытаний определяют соответствующие предельному

равновесию частные значения эффективных напряжений









. Совокупность этих

значений, полученных в разных опытах для одной разновидности грунта, используется
для определения нормативных (





) и расчетных (





) значений

характеристик прочности статистическими методами.

Определение давления предуплотнения



методом компрессионного сжатия и

коэффициента переуплотнения

OCR

А.14 Определение величины



выполняется в компрессионных приборах,

обеспечивающих передачу на образец вертикальных напряжений до 0,006-1,0 МПа с
размером колец диаметром 50 и/или 70 мм и высотой 20±2 мм.

А.15 Нагружение образцов производится ступенями до напряжений в 0,006-1,0 МПа

(в  зависимости  от  глубины  залегания  образца  и  ожидаемой  величины  давления
предуплотнения).  Нагрузку  на  каждой  последующей  ступени  принимают  равной
удвоенному значению нагрузки на предыдущей ступени, например: 0,012; 0,025; 0,05; 0,1;
0,2  и  т.д.,  МПа.  Рекомендуется  устанавливать  дополнительные  ступени  нагружения  в
области предполагаемых значений



. Необходимое время выдержки на каждой ступени

нагрузки составляет не менее 24 ч.

А.16 Для всех испытываемых грунтов определяют физические характеристики и

гранулометрический состав.

А.17 Определение частных значений



выполняется по компрессионным кривым

методом  Казагранде,  для  чего  выполняют  следующие  построения.  По  полученным  в
каждом  опыте  результатам  строится  компрессионная  кривая  в  полулогарифмическом
масштабе  (Рисунок  А.2).  На  графике  определяется  точка,  соответствующая  наибольшей
кривизне  кривой,  через  эту  точку  проводятся  горизонтальная  линия  и  касательная  к
кривой,  затем  проводится  биссектриса  угла



между ними. Определяется точка

пересечения

биссектрисы

угла



продолжением

прямолинейного

участка

компрессионной кривой, проекция которой на ось давлений



и дает величину давления

предуплотнения



(Рисунок А.2).

А.18 Определение коэффициента переуплотнения производится по формуле

СП РК 3.04-103-2014

OCR





(А.8)

где



- соответственно эффективное давление предуплотнения и эффективное

бытовое давление на глубине залегания образца.

А.19 Результаты испытаний для каждого инженерно-геологического элемента

обычно  представляются  паспортами  испытаний  с  графиками  компрессионных  кривых  и
сводятся  в  специальную  таблицу  с  привязкой  по  глубине.  По  каждому  из  ИГЭ
рассчитывают  средние  значения  давления  предуплотнения



и коэффициента

переуплотнения

OCR

Рисунок А.2 - Определение давления предуплотнения



по методу Казагранде

Особенности определения параметров прочности и деформируемости грунтов

при динамических воздействиях

А.20 Динамическая прочность грунта на сдвиг определяется как предельное

значение суммы статической компоненты сдвиговых напряжений



и циклической

составляющей



на поверхности разрушения

 









првд









,...,







(А.9)

где

- число циклов нагружения;

- характеристика гранулометрического состава грунта;





- параметр Лоде;

СП РК 3.04-103-2014 ОСНОВАНИЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ (ҚР ЕЖ 3.04-103-2014) - 9