Сопоставление аналитического решения с результатами статического зондирования

Следует отметить, что большинство инженерно-геологических изысканий включают материалы по статическому зондированию оснований (рис. 2).

Рис. 2. Пример представления результатов изысканий по данным статического зондирования.

По результатам статического зондирования представляется возможным определить предельное сопротивление висячих забивных свай в зависимости от их длины (рис. 3).

Если рассматривать сваю длиной 10 м, то по результатам статического зондирования, в представленном примере (рис. 3), такая свая будет иметь предельное сопротивление 532 кН. Данная величина фактически будет соответствовать расчётной вертикальной нагрузки (Р), которая может быть передана на голову сваи, в представленных грунтах: мелких песках средней плотности (см. рис. 2).

Рис. 3. Пример результатов вычисления предельного сопротивления висячей забивной сваи сечением 0,3 х 0,3 м в зависимости от её длины по данным статического зондирования (рис. 2).

Выполним сравнительный анализ по вычислению длины сваи по предлагаемой методике с результатами расчёта по данным статического зондирования.

Для этого рассмотрим численный пример решения по определению длины сваи на основе следующих исходных данных.

Требуется определить длину сваи, погружаемую в мощную толщу мелкого песка средней плотности. Рассчитываемая забивная свая сечением 0,3 х 0,3 м должна воспринять расчётную вертикальную нагрузку в 532 кН.

После ряда последовательных приближений по критерию (l_z ≤ 2м) приводим вычисления для сваи длиной l ≥ 11 м. В этом случае выбираем исходные данные для определения R_z, f_i (табличные значения – табл. 7.3 и 7.3 [1]) для сваи l = 10м.

При глубине забивки сваи от природного рельефа L = 11м, получим R_z = 2700 кН/м². В пределах длины данной сваи находим среднюю глубину расположения каждого элементарного слоя z_i и сопротивление грунта f_i по табл. 7.3 [1]:

при z₁ = 1 м f₁ = 23 кП/м²; при z₂ = 3 м f₂ = 35 кП/м²;

при z₃ = 5 м f₃ = 40 кП/м²; при z₄ = 7 м f₄ = 43 кП/м².

при z₅ = 9 м f₅ = 45 кП/м²; при z₆ = 10 м f₆ = 46 кП/м².

Тогда по формуле (4) определим:

По формуле (5) определим l_z – искомый участок сваи:

Поскольку получили величину l_z ≤ 2 м, то принятую длину сваи по формуле (2) принимаем за окончательный результат:

Таким образом, по результатам аналитических вычислений, длина сваи на основе исходных параметров решаемой задачи, должна составлять 11 м, а по данным статического зондирования, лишь 10 м. Следует подчеркнуть, что расхождения в данных величинах составляет 10 %, что вполне приемлемо для геотехнического инженерного метода расчёта.

Необходимо также отметить, что определение длины свай по данным статического зондирования следует считать приоритетным, поскольку в большей степени отвечает реальной работе грунта в заданных условиях. Предлагаемая же методика аналитического способа расчёта необходимой длины сваи основана на обобщённых результатах табличных данных СП [1], а также на несколько завышенном коэффициенте надёжности γ_q = 1,4. Если снизить коэффициент надёжности до величины γ_q = 1,3, то выше приведённые решения по примеру 1 практически совпадут.

Таким образом, анализ результатов расчёта длины сваи по данным статического зондирования и аналитических вычислений по предлагаемой методике показывает удовлетворительную сходимость. Следовательно, допущения, на основе которых рассмотрена предлагаемая методика расчёта, следует считать вполне обоснованными, поэтому методика аналитического вычисления длины висячей сваи может быть рекомендована к практическому применению.