Просадку грунта необходимо учитывать, если его относительная просадочность icon

Просадку грунта необходимо учитывать, если его относительная просадочность




Скачати 270.78 Kb.
НазваПросадку грунта необходимо учитывать, если его относительная просадочность
Дата01.07.2012
Розмір270.78 Kb.
ТипДокументи

Согласно действующим строительным нормам просадочные грунты при замачивании характеризуются следующими показателями:

  • относительной просадочностью – относительным сжатием грунтов при заданном давлении;

  • начальным просадочным давлением – минимальным давлением, при котором наблюдается просадка;

  • начальной просадочной влажностью– минимальной влажностью, при которой возникает просадка.

Просадку грунта необходимо учитывать, если его относительная просадочность .

Просадочные грунты подразделяются на два типа. В грунтах I-го типа возможна просадка грунтов от внешней нагрузки, а просадка от собственного веса грунта отсутствует или не превышает 5 см, в грунтах II-го типа, кроме просадки от внешней нагрузки, возможна просадка грунтов от собственного веса, величина которой превышает 5 см.

Замачивание грунта может происходить сверху талыми и дождевыми водами, а также вследствие неисправности водопроводящих систем. Замачивание снизу происходит при подъеме уровня подземных вод.

Относительную просадочность грунта определяют с помощью

компрессионных приборов, обеспечивающих его сжатие без бокового расширения, по формуле


, (16.1)


где и – соответственно высота образца природной влажности и влажности после полного водонасыщения при давлении, равном вертикальному напряжению от внешней нагрузки и собственного веса грунта: ; – высота образца природной влажности, уплотненного давлением .
^

Общую просадку грунтов основания устанавливают по формуле



. (16.2)


Здесь n – число слоев в просадочной толще; – относительная просадочность i-го слоя грунта; – коэффициент, корректирующий расчет.

При b12 м ; при b3 м находят по формуле


, (16.3)


где P – среднее давление под подошвой фундамента, кПа; – начальное просадочное давление i-го слоя, кПа; – давление, равное 100 кПа; - ширина фундамента.

Для промежуточных значений ширины фундамента (3 м b  ?12 м) коэффициент определяют по интерполяции.

Мероприятия, направленные на устранение просадочных свойств основания или снижение степени их влияния на строительный объект, сводятся к уплотнению грунтов тяжелыми трамбовками и грунтовыми сваями, устройству грунтовых подушек и вытрамбованых котлованов.

При значительных площадях, отводимых под застройку, применяют способ предварительного замачивания грунта в котлованах.

Если просадочная толща подстилается плотными грунтами, тогда возможна прорезка просадочных слоев сваями.

Хорошо зарекомендовал себя метод устранения просадок грунтов посредством снижения давления, передаваемого на просадочный грунт, до величины начального просадочного давления, если оно имеет значительную величину. В этом случае необходимо построить эпюры распределения по глубине дополнительного и природного давлений вдоль вертикальной оси, проходящей через центр фундамента, а также эпюру распределения начального просадочного давления с глубиной (рис.16.1).

В пределах просадочной толщи сопоставляют значения и . Если имеет место условие , то исходные размеры фундамента принимают окончательно. В противном случае (< ) давление на грунт должно быть снижено за

счет расширения площади подошвы фундамента.

Лессовидные грунты, используемые в строительной практике, часто распространяются на сравнительно большую глубину (до 15…20 м). В этом случае для исключения просадок в грунтовом массиве применяют глубинное уплотнение просадочных грунтов с помощью грунтовых свай. Использование их не требует применения строительных материалов, поскольку при их устройстве расходуется только местный грунт. Технология изготовления таких свай довольно простая и не требует применения сложного оборудования. Благодаря этому возведение фундаментов зданий и сооружений с помощью грунтовых свай может давать заметный экономический эффект.




Рис.16.1 - Схема распределения по глубине основания напряжений

от собственного веса грунта , дополнительного напряжения , суммарного напряжения ,

начального просадочного давления


Глубинное уплотнение лессовых макропористых грунтов с помощью грунтовых свай позволяет устранить просадочные явления в пределах глубины всей зоны, которая деформируется при увлажнении основания.

Грунтовые сваи целесообразно применять при толщине просадочного слоя от 8 до 20 м и влажности грунта, близкой к оптимальной.

Изготовление грунтовой сваи начинают с бурения скважины диметром 400…500 мм на всю глубину просадочной толщи (II тип просадочности). В случае грунтовых условий по просадочности I типа сваи изготавливают в пределах всей глубины деформируемой зоны или в пределах глубины просадочной толщи , если .

Сваи размещают на площадке в шахматном порядке на вершинах равносторонних треугольников. Скважину вырабатывают с помощью вдавливания, забивки или вибропогружения пустой стальной трубы на проектную отметку. Нижний конец трубы снабжают конусным наконечником, который теряется после изготовления скважины, или башмаком с раскрывающимися шарнирными створками и стопорным кольцом (рис.16.2).

После погружения на необходимую глубину трубу заполняют порциями грунта, каждую из которых уплотняют при постепенном извлечении инвентарной трубы из скважины.

Изготовление скважины в устойчивых грунтах можно выполнять путем погружения инвентарной сваи с закрытым нижним концом. Грунт в этом случае подают в скважину после полного извлечения инвентарной сваи.

Для уплотнения макропористых пылевато-глинистых грунтов скважину заполняют преимущественно суглинками или супесями, которые уплотняют трамбовкой массой 400…500 кг.





Рис.16.2 - Оборудование для изготовления грунтовых свай:

а – инвентарная труба в грунте; б – формирование грунтовой сваи;

в – трамбовка; 1 – ствол инвентарной трубы; 2 – шарниры; 3 – створки в закрытом положении; 4 – стопорное кольцо; 5 – проушина;

6 – створки в открытом положении; 7 – грунтовая свая


Влажность грунта в скважине во время уплотнения должна быть оптимальной. Для пылевато-глинистых грунтов она приблизительно равна влажности на границе раскатывания.

При заполнении скважины пылевато-глинистыми грунтами их средний удельный вес в скважине в сухом состоянии должен быть не меньше 17,5 кН/м3. Средний удельный вес сухого грунта в уплотненном массиве должен быть на площадках с грунтовыми условиями по I типу просадочности равной 16,5 кН/м3; по II типу – в пределах верхнего слоя на глубину до Hs/2 – 16,5 кН/м3, а ниже – 17 кН/м3 (где – длина грунтовой сваи).

По краям площадки, уплотняемой грунтовыми сваями, будет формироваться зона с переходными значениями плотности грунта. Поэтому необходимо увеличить размеры площадки по сравнению с размерами фундамента на величину, равную при грунтовых условиях по просадочности:

I типа – ^ 0,2b, но не менее 0,8 м, а для сооружений, которые будут стоять отдельно с высоким размещением центра тяжести, не менее 0,3b (где b – ширина прямоугольного или диаметр круглого фундамента);

II типа – 0,2 величины просадочной толщи.

Под сваями уплотненный грунт распространяется ну глубину 2,5d (где d – диаметр скважины).

При выполнении работ по устройству грунтовых свай может происходить разуплотнение грунта на уровне дна котлована. Поэтому рекомендуется уплотнение грунта начинать с отметки, превышающей отметку подошвы фундамента на величину буферного слоя, толщина которого

, (16.4)


где – диаметр скважины;– коэффициент пропорциональности, который равен для песков – 3, супесей – 4, суглинков – 5 и глин – 6.

После изготовления грунтовых свай буферный слой частично срезают, а остаток (не больше 1,5 м) уплотняют трамбовками. Хорошие результаты дает щебеночная подготовка толщиной 0,1 м поверх уплотненного сваями грунта.

Расчеты грунтовых свай производят с целью определения предельных расстояний между сваями, их общего числа, а также массы грунта, необходимого для изготовления свай.

Расстояние между центрами скважин грунтовых свай в ряду находят по формуле


, (16.5)


где – средняя плотность сухого грунта уплотненного массива,; – плотность сухого грунта в естественном состоянии.

Исходя из размещения свай в вершинах равносторонних треугольников в шахматном порядке, вместе с расстоянием l становится известным расстояние между рядами свай . Для прямоугольных площадок уплотнения этих данных достаточно, чтобы определить общее количество грунтовых свай. Для площадок уплотнения другой конфигурации удобнее находить общее количество свай в следующем порядке:

  • коэффициент пористости грунта до уплотнения


, (16.6)


где – плотность частиц грунта;

  • коэффициент пористости после уплотнения грунтового массива


, (16.7)


  • площадь поперечного сечения грунтовых свай на 1 м2 уплотненного основания


, (16.8)


  • общее количество грунтовых свай


, (16.9)


где А – площадь уплотненного основания; – площадь сечения скважины с грунтовой сваей.

Далее по формуле (16.5) находят расстояние l, а также зависящее от него и выполняют размещение скважин на плане площадки.

Необходимую массу грунта для заполнения одной скважины определяют по формуле


. (16.10)


Здесь – коэффициент, учитывающий увеличение диаметра грунтовой сваи при заполнении скважины: супесями = ^ 1,4; суглинками и глинами 1,1; – площадь сечения сваи; – влажность грунта, которым заполняют скважину; – длина грунтовой сваи с учетом толщины буферного слоя, глубины заложения фундамента и толщины уплотненного слоя грунта под сваями.

Общая масса грунта для уплотнения всей площадки M = m n.


^ 16.2. Слабые грунты


К слабым грунтам, используемым в строительстве, относятся илы и водонасыщенные биогенные (заторфованные) грунты повышенной сжимаемости с низкими значениями прочностных характеристик.

В природных условиях слабые грунты могут располагаться полностью в пределах сжимаемой толщи или чередоваться слоями с достаточно прочными грунтами.

Опирание фундаментов непосредственно на поверхность слабых грунтов, как правило, не допускается. Если слабые грунты частично включены в основание, тогда среднее давление под подошвой фундамента от внешней нагрузки не должно превышать расчетного сопротивления грунта, определяемого аналитическим методом по формуле (9.18).

При выборе табличного коэффициента условия работы грунтового основания учитывают значения показателя относительного содержания органического вещества , выраженного в долях единицы. В расчетах по деформациям основания, сложенного слабыми грунтами, границу сжимаемой толщи принимают на глубине, где дополнительное напряжение = 3 кПа.

Возведению зданий на слабых грунтах предшествуют мероприятия, проводимые на строительной площадке с целью уменьшения осадки основания под нагрузкой. К ним относятся уплотнение грунта и устройство песчаных или гравийно-песчаных подушек.

Радикальными способами устранения чрезмерных осадок основания являются замена биогенных грунтов грунтами с минеральным скелетом, а также прорезка слабых грунтов углубленными фундаментами или сваями.

К конструктивным мероприятиям относятся повышение жесткости зданий, устройство осадочных швов, разделяющих здание на отдельные блоки, и т.п.

Песчаные подушки позволяют в несколько раз снизить давление, передаваемое на слабый грунт в результате рассеивания напряжений по глубине отсыпанного песчаного слоя. Снижение давления дает возможность избежать чрезмерных осадок слабых грунтов, при этом деформация уплотнения песка в песчаной подушке имеет незначительную величину.

При формировании песчаной подушки не допускается рыхлое сложение отсыпанного песка, поэтому отсыпку производят слоями толщиной не более 0,3 м с послойным уплотнением до плотности песка в сухом состоянии 1,65 т/м3. Необходимое уплотнение достигается при оптимальной влажности песка, которую определяют лабораторным путем в конкретных условиях изготовления подушки.

Толщину песчаной подушки устанавливают, исходя из условия  R. Дополнительное давление принимают с учетом эффекта распределения на уровне подошвы подушки, а расчетное сопротивление R определяют для грунта слабого слоя, исходя из значений его физико-механических характеристик.

Ширину подушки назначают с учетом угла распределения давления , который в зависимости от крупности применяемого песка составляет 30…40.

Песчаная подушка чаще всего имеет прямоугольное сечение (рис.16.3). В этом случае ее ширина определяется уравнением


, (16.11)


где b – ширина подошвы фундамента; h – толщина подушки.




Рис.16.3 - Схема определения размеров песчаной подушки


При проверке осадки основания, сложенного слабыми грунтами, может оказаться, что ее значение превышает предельную величину за счет дополнительных горизонтальных деформаций грунта в слабом слое. В этом случае фундамент ограждают шпунтом из железобетонных шпунтовых свай, заведенных концами в прочный грунт, или переходят к устройству фундаментов на сваях и глубоких опорах.

^ 16.3. Набухающие грунты


Особенностью набухающих грунтов является их способность разуплотняться, т.е. увеличиваться в объеме при увлажнении. Последующее снижение влажности в таких грунтах приводит к усадкам.

Деформации грунта основания в результате набуханий и усадок могут быть причиной повреждений строительных объектов.

К категории набухающих грунтов относятся в основном глины, особенно с высокими значениями числа пластичности. Кроме того, способностью набухать обладают некоторые виды шлаков, а также пылевато-глинистые грунты при замачивании кислотами, которые попадают в грунт в виде отходов химических производств.

Набухающие грунты характеризуются относительным набуханием при заданном давлении , давлением набухания , влажностью набухания и относительной усадкой .

Давлением набухания называется минимальное давление, предаваемое на грунт, при котором деформации набухания прекращаются. С увеличением влажности постепенно снижается величина разуплотнения грунта, а при определенной влажности, равной влажности набухания, деформации набухания отсутствуют.

Грунт считается набухающим, если при его свободном (без пригрузки) набухании .

В случае инфильтрации влаги в грунт относительное набухание грунта определяют по формуле


, (16.12)


где – высота образца в природном состоянии, обжатого без возможности бокового расширения давлением, равным суммарному вертикальному напряжению на заданной глубине ; – высота того же образца после полного водонасыщения при том же давлении.

Общую деформацию (подъем) основания при набухании грунтов находят по формуле


, (16.13)


где – относительное набухание i-го слоя грунта, определяемое по

формуле (16.12); n – число слоев, на которые разбита зона набухания; – толщина i-го слоя; – коэффициент, определяемый в зависимости от величины суммарного вертикального напряжения на рассматриваемой глубине: = 0,8, если =0,05 МПа; = 0,6, если = 0,3 МПа. Промежуточные значения коэффициента принимают по интерполяции.

Относительную линейную усадку грунта находят по формуле


, (16.14)


где – высота грунтового образца с максимально возможной влажностью при обжатии его заданным вертикальным давлением без возможности бокового расширения; – высота образца в тех же условиях после высыхания.

Для устранения негативного воздействия набухающих грунтов на сооружения осуществляют следующие профилактические мероприятия:

  • проектирование водозащитных устройств;

  • предварительное замачивание основания;

  • устройство компенсирующих песчаных подушек;

  • замена набухающего грунта ненабухающим.

Кроме того, используют конструктивные мероприятия, к которым относятся повышение прочности и жесткости здания, устройство осадочных швов, прорезка набухающих слоев сваями с анкеровкой их в ненабухающем грунте.

Водозащитными мероприятиями и устройствами являются планировка территории для надежного отвода дождевых и талых вод за пределы участка, организованный отвод воды с кровли здания, применение на входах и выходах водонесущих трубопроводов железобетонных лотков, соединенных с контрольными колодцами, и т.д.

Предварительное замачивание приводит к подъему грунта перед началом строительства до уровня, выше которого деформации набухания исключаются.

Для устройства компенсирующих песчаных подушек в набухающих грунтах используют пески любой крупности, за исключением пылеватых. Уплотнение песка в подушках производят до плотности в сухом состоянии = 1,6 т/м3.

Замену набухающего грунта выполняют любым ненабухающим грунтом с послойным уплотнением при укладке в котлован. Укладку сопровождают контролем плотности грунта. Минимальное значение плотности скелета составляет = 1,65 т/м3.

Указанные профилактические мероприятия могут не проводиться, если окажется, что на любой глубине под подошвой фундамента имеет место условие


, (16.15)


Здесь – общее вертикальное напряжение на глубине z ниже подошвы фундамента; – дополнительное напряжение от веса сооружения с учетом его рассеивания с глубиной; – природное давление в зависимости от заданной глубины; – дополнительное давление от веса грунта за пределами зоны увлажнения.

При значительных размерах зоны увлажнения давление не учитывают. Значение на уровне подошвы фундамента должно быть сопоставлено с расчетным сопротивлением грунта основания (R).

Если в верхней зоне набухающего слоя окажется меньше , то нижняя граница набухания будет находиться на глубине, где =.

В качестве радикального метода устранения негативного влияния на сооружения деформаций от набухания и усадки грунта рассматривается прорезка этого слоя сваями, заанкеренными в подстилающем слое ненабухающего грунта. В качестве анкеров используют разбуренные (уширенные) нижние части буронабивных свай, камуфлетные уширения, булавовидные сваи заводского изготовления.

Свайные фундаменты зданий и сооружений рассчитывают таким образом, чтобы полностью исключить их перемещение при сезон-

ных набуханиях и усадках грунтов.

Для устранения свойств набухания способом предварительного замачивания отрывают котлован (или траншею) на глубину 0,1–0,3 м выше проектной отметки заложения подошвы фундамента. В котловане в шахматном порядке на расстоянии 2–4 м пробуривают скважины диаметром 100–250 мм (глубина на 0,5 м меньше, чем требуемая по проекту толщина слоя, подвергаемая замачиванию). Скважины заполняют на всю высоту гравием, щебнем или песчано-гравийной смесью. В пределах котлована по двум взаимно перпендикулярным направлениям устраивают поверхностные марки через 3–5 м одна от другой. До начала замачивания определяют влажность грунта по глубине через 0,5–0,7 м не менее чем по шести образцам с каждой глубины.

В процессе замачивания через 7–10 дней производят нивелирование марок. Замачивание прекращают, когда величина подъема поверхности составит 0,8 расчетной.

Интенсивная инженерно-хозяйственная деятельность человека приводит к значительным изменениям природной среды. Строителям приходится осваивать не только новые территории, но и использовать участки, расположенные в застроенной части города, в основном, неблагоприятные и опасные в инженерно-геологическом отношении. К ним относят площадки, сложенные просадочными грунтами, подтопляемые грунтовыми и химически вредными водами, территории с оползневыми и недоуплотненными грунтами, подрабатываемые горными выработками, организованные из отходов химических, промышленных, обогатительных, пищевых и хозяйственно-бытовых предприятий. Поэтому освоение таких территорий под новое строительство или работы, связанные с усилением или реконструкцией зданий и сооружений, требуют тщательного проведения инженерно-геологических исследований, выбора наиболее правильного решения при минимальных затратах.

^

16.4. Мерзлые грунты



На северных территориях, где температура воздуха ниже 00С, в теплое время года наблюдается частичное оттаивание грунта на глубину до 3,0 м. Ниже находятся слои грунта в постоянно мерзлом состоянии (30-500 м). В зависимости от температурных условий область вечной мерзлоты разделяется на пять зон [27].

Слои 1, 2, 3 (рис.16.4) способны промерзать и оттаивать, средняя температура их ниже –1-50С.





Рис.16.4 - Схема расположения слоев грунта: 1 – деятельный слой;

2 – талый грунт; 3 – слой сезонных оттаиваний; 4 - вечно

мерзлый грунт; 5 – слой сезонного промерзания

Исследованиями установлено [43], что в лед переходит не вся поровая вода, а лишь ее часть. Существенное влияние оказывает на этот процесс температура окружающей среды и вид грунта (рис.16.5). В песках практически не содержится связанная вода. В глинистых грунтах с увеличением числа глинистых частиц содержание связанной воды возрастает, что ведет к увеличению количества незамерзшей воды при отрицательной температуре.










Рис.16.5 - Кривые содержания незамерзшей воды в мерзлых грунтах в зависимости от отрицательной температуры

(по Н.А.Цытовичу):

1- кварцевый песок; 2 – супесь; 3 – суглинок; 4 – глина; 5 – то же, содержащая монтмориллонит

Рис.16.6 - Процесс миграции воды при

сезонном промерзании грунта:

а – фрагмент геологического строения участка; б – график изменения влажности в зависимости от глубины; 1 – уровень морозного пучения; 2 – промерзание грунта; 3 – фронт промерзания; 4 – уровень грунтовой воды; 5 – изменение влажности до промерзания; 6 – изменение влажности после промерзания


Изменение температурного режима мерзлых грунтов приводит к значительным изменениям их физико-механических свойств. Для пылевато-глинистых грунтов, расположенных близко к поверхности и имеющих повышенную влажность, процесс промерзания и оттаивания приводит к значительным деформациям как в толще грунтовых оснований, так и конструкциях сооружений, возводимых на мерзлых грунтах. Объяснить этот процесс можно следующим образом. Вначале, перед образованием льда, происходит испарение воды с поверхности грунта и некоторая усадка его скелета с объемным увеличением воды в порах. Далее объем воды увеличивается, она постепенно переходит в лед, создаются условия для миграции влаги в зону промерзания. Дальнейшее влияние отрицательной температуры на поверхность слоя пылевато-глинистого грунта приводит к постепенному объемному расширению льда и вместе с ним и грунта на 1/11 часть его первоначального объема и к морозному пучению (рис.16.6).

При расчетах оснований и фундаментов в районах расположения вечной мерзлоты используют принцип проектирования по предельным состояниям. При этом возникает необходимость исследовать механические свойства мерзлых грунтов, так как при оттаивании для них характерно проявление просадочных деформаций и разжижения. При оценке механических свойств мерзлых грунтов следует учитывать их состав и температурно-влажностные условия. В зависимости от этих особенностей рассматривают твердомерзлые, пластичномерзлые и сыпучемерзлые грунты. При испытании образцов грунта на сдвиг с изменением температуры , нормального давления и времени действия нагрузки можно получить такие зависимости (рис.16.7):





Рис.16.7 - Зависимости сопротивления сдвигу мерзлого грунта

от температуры (а) и нормального давления (б); изменение

сцепления мерзлых грунтов во времени (в): 1 – лед; 2 – супесь;

3 – глина; 4, 5 – соответственно мгновенное и предельное

длительное сопротивление суглинка пылеватого; 6 – песок;

7 – глина ленточная; 8 – супесь пылеватая; 9 – суглинок пылеватый


Как показывают опыты, сопротивление сдвигу мерзлого грунта увеличивается с понижением температуры (а), а также с увеличением нормального давления (б); значение удельного сцепления (в) зависит от времени испытания.

Н.А.Цытович [27] определил мерзлые, лессовые просадочные, слабые водонасыщенные пылевато-глинистые, засоленные и заторфованные грунты в группу структурно-неустойчивых, так как в природных условиях эти грунты обладают структурными связями, которые при оттаивании резко снижают свои прочностные свойства. Поэтому для использования мерзлых грунтов в строительных целях необходимы специальные мероприятия, учитывающие их особенные свойства, и обеспечивающие нормальную эксплуатацию зданий и сооружений.

Моделируя сжимаемость грунтов в процессе оттаивания в одометре, создают условия загружения образцов грунта вертикальной нагрузкой. Для этого образец мерзлого грунта помещают в одометр с начальной высотой , обжимают вертикальным давлением и нагревают. При этом происходит незначительное сжатие образца до высоты (на графике рис.16.8 участок а-б). Образец грунта в приборе продолжают нагревать до оттаивания при постоянном давлении . В процессе оттаивания происходит разрушение цементационных связей, вода переходит из замершего состояния в жидкое и грунт может значительно уплотниться (участок б-в). Деформация его аналогична деформации в просадочных грунтах при замачивании. После стабилизации деформации оттаивания образец нагружают ступенчато возрастающей нагрузкой (участок в-г). Получаемая при этом деформация соответствует деформации оттаявшего грунта.




Рис.16.8 - Зависимости деформаций образца оттаивающего грунта (а) и коэффициента просадочности (б) от нормального давления

( - высота образца в мерзлом состоянии; - высота оттаявшего образца при нагрузке ; - изменяющаяся высота образца при

соответствующих нагрузках )


По результатам компрессионных испытаний можно определить коэффициент просадочности:


. (16.16)

Зависимость коэффициента просадочности от нагрузки имеет линейный характер и описывается уравнением


, (16.17)


где и - соответственно коэффициенты оттаивания и сжимаемости, т.е. осадка оттаивающего грунта складывается из двух составляющих: осадки оттаивания, независимо от нагрузки определяемой коэффициентом , и осадки уплотнения, пропорциональной нагрузке. Эти коэффициенты являются основными расчетными характеристиками при вычислении осадок оттаивающих грунтовых оснований.


^ 16.5. Подрабатываемые территории


Территории, в недрах которых шахтным способом разрабатываются полезные ископаемые, относятся к подрабатываемым территориям. Производство горных выработок под землей приводит к оседанию земной поверхности, которое в большинстве случаев сопровождается горизонтальными деформациями грунта. В осложненных условиях на подрабатываемых территориях наблюдаются, кроме того, провалы, резкое изменение гидрогеологических условий, снижение значений механических характеристик грунтов, используемых в качестве оснований зданий и сооружений.

Конструктивными мероприятиями, направленными на снижение неблагоприятных воздействий деформаций земной поверхности на здания и сооружения, являются разрезка зданий на отсеки, устройство фундаментов жесткой конструкции, введение дополнительных связей, устройство поясов в фундаментах и стенах и т.п.

Горизонтальному давлению грунта, возникающему при оседании земной поверхности, надежно противостоят железобетонные ленточные перекрестные фундаменты и фундаментные плиты.

Мероприятием, позволяющим восстановить эксплутационную пригодность зданий, получивших значительные неравномерные осадки и крены на подрабатываемых территориях, является выравнивание зданий с помощью гидравлических домкратов и клиньев. Для этого в конструкциях фундаментов устраивают опорные железобетонные пояса с нишами для установки домкратов.

Важную роль при эксплуатации зданий и сооружений, воздвигнутых на подрабатываемых территориях, играет служба наблюдения за состоянием конструкций.

Систематические инструментальные измерения деформаций конструкций позволяют своевременно проводить необходимые мероприятия по их локализации.

При проектировании зданий и сооружений на подрабатываемых территориях учитывается возможность изменения физико-механических свойств грунтов в процессе оседания поверхности площадок застройки. Расчетное сопротивление грунта основания определяют обычным путем в соответствии с указаниями строительных норм и правил. При этом для зданий с жесткой конструктивной схемой повышают значения коэффициентов условий работы , а при определении краевых давлений под подошвой фундаментов допускается условие , где - максимальное краевое давление. Эти изменения обеспечивают уменьшение ширины подошвы фундаментов, что в некоторых случаях для зданий с жесткой конструктивной схемой, в свою очередь, способствует уменьшению усилий в коробке здания за счет повышенного врезания фундаментов в грунт основания.

Значение модуля деформации грунта в горизонтальном направлении для расчетов горизонтальных деформаций основания принимают равным 0,5 для пылевато-глинистых грунтов и 0,65 – для песчаных грунтов от значения модуля деформации грунта, который определяется в вертикальном направлении.


^ 16.6. Суффозия в песчаных и глинистых грунтах


Суффозия - это процесс, при котором происходит оседание поверхности земли в результате вымывания, выщелачивания и выноса растворимых частиц грунта подземными водами из нижележащих пород.

В настоящее время под суффозией понимают явления образования воронок, оседания не только как результат выщелачивания, но и механический вынос подземными водами из породы мельчайших частиц. Растворение играет подчиненную роль: оно освобождает зерна породы и разрыхляет её, благодаря чему увеличиваются фильтрация и её скорость. Наиболее часто эти явления наблюдаются в мелких песках, содержащих карбонатные зерна (обломки раковин), или в тех случаях, когда карбонаты цементируют нерастворимые зерна песка или слабого пористого песчаника. Для того чтобы было возможным выщелачивание зерен или цемента, песок или песчаник должен быть пористым или трещиноватым, что способствует циркуляции воды. Некоторые пески, даже не содержащие растворимых составляющих, разрыхляются фильтрующимся через них потоком в результате выноса мельчайших зерен. Этот процесс называют механической суффозией. Механическая суффозия может возникнуть только при известных соотношениях механического состава и структуры песка и при значительных градиентах падения напора в фильтрационном потоке. Такие градиенты в природных условиях бывают редко, но все же могут возникнуть, например, в зоне, где водоносный горизонт был подперт паводком в реке и спад паводкового уровня произошел очень быстро. Суффозионные явления в природных условиях нередко являются причиной возникновения оползней. Суффозия может быть причиной сползания пород после быстрого спада паводка, подпиравшего водоносный горизонт в основании глинистой толщи, слагающей береговой склон.

На крутых склонах суффозия развивается в зоне выветривания. Вынос мелкого материала приводит к опусканию (обычно без разрывов) почвенного и дернового слоя.

Размыв породы может происходить при движении струи воды через породу, т.е. по крупным пустотам, в которых возможно завихрение струй и срыв слабо связанных механических элементов породы. Чаще и легче всего размываются пылеватые по гранулометрическому составу породы, например, лёссы. Подобные явления известны и в глинах. В лёссах развитие суффозии начинается нисходящим движением воды по вертикальным трубчатым канальцам, характерным для строения этих пород, и далее по горизонтальным подземным ходам землероев. Размыв начинается вблизи крутого обрывистого берега реки, оврага или откоса канала, где могут создаваться большие градиенты фильтрации и большие скорости подземного потока.

В более плотных глинистых породах размыв начинается по трещинам. Больше подвержены внутреннему размыву глины, легко выветривающиеся, значительно изменяющиеся в объеме при изменении влажности, возможно, богатые монтмориллонитом. В обнажениях глины легко шелушатся и осыпаются, а струйчатое движение воды по трещинкам выветривания и границам элювиированной зоны срывает и уносит частицы там, где при переменном высыхании и увлажнении связь их с породой нарушается. Процесс размыва в толще глин обычно распространяется неглубоко. При инженерно-геологическом изучении суффозии в глинах и лёссах необходимо выяснить следующие вопросы:

а) какие породы и в каких местах и условиях теряют свою прочность вследствие выщелачивания солей, создающих структурные связи или ослабление коллоидных структурных связей при периодическом увлажнении или высыхании;

б) каковы механический состав, текстура и нарушенность породы;

в) где, за счет каких источников и по каким внутренним путям возможно возникновение струйчатого движения воды через легко размываемую породу.

Все мероприятия по борьбе с развитием суффозии в лёссах должны быть направлены на то, чтобы прекратить поступление и передвижение воды по внутренним полостям в лёссе, особенно при значительных градиентах. По отношению к глинам мероприятия сводятся к защите их от выветривания (покрытие песком, перемятой глиной, битумизация и пр.).


^ 16.7. Тиксотропные свойства грунтов


Многие глинистые породы могут разжижаться или размягчаться при встряхивании или под влиянием других механических воздействий, а затем вновь самопроизвольно с большей или меньшей скоростью восстанавливать свое состояние и прочность. Такие обратимые явления называют тиксотропными или тиксотропией (изменение при соприкосновении).

Свойством тиксотропии обладают самые различные глинистые породы – глинистые тонко- и мелкозернистые пылеватые пески, супеси, суглинки и глины с повышенной влажностью и неустойчивой консистенцией при нарушении естественного сложения. Тиксотропия характерна для глинистых пород текучей, текучепластичной и мягкопластичной консистенции, иногда может проявляться при интенсивной вибрации даже в полутвердых породах.

Тиксотропные изменения в глинистых породах протекают по-разному, в зависимости от их дисперсности (глинистости), минерального состава тонкодисперсной (глинистой) части, физического состояния – влажности, плотности и консистенции, минерализации и состава поровых вод, а также интенсивности механических воздействий.

Одни глинистые породы, например, монтмориллонитовые – гидрофильны, легко разжижаются и затем быстро восстанавливают в полной мере свою прочность, другие, например, каолинитовые – малогидрофильные, трудно разжижаются и размягчаются и медленно восстанавливают свое состояние и прочность. У многих горных пород после нарушения сложения прочность восстанавливается только частично. Некоторые породы вообще не разжижаются, а только размягчаются, причем прочность их снижается и восстанавливается лишь частично после прекращения механического воздействия. Следовательно, склонность разных глинистых пород к тиксотропным изменениям неодинаковая, что связано с различным их состоянием и особенностями структурных связей.

Тиксотропные изменения являются результатом разрушения структурных связей, уменьшения их прочности и расслабления породы (релаксация сил сцепления) и затем восстановления структурных связей и упрочнения породы. Такие обратимые явления характерны для пород, обладающих главным образом молекулярными, водородными и магнитными структурными связями, т.е. связями, обусловленными непосредственным взаимодействием частиц и агрегатов между собой. Такие связи отличаются малой прочностью, мобильностью и обратимостью, большое пластифицирующее влияние на них оказывает защемленная между частицами породы свободная вода и физически связанная вода. Поэтому такие связи называют коагуляционно-тиксотропными.

Если связность глинистой породы обусловлена не только коагуляционно-тиксотропными силами, но и концессионно–кристализационными (цементирующим действием различных веществ), тиксотропные изменения в ней протекают затрудненно и частично. Размягчение и разжижение породы возможно в этом случае после разрушения цементационных необратимых связей, а восстановление состояния и прочности происходит за счет коагуляционно-тиксотропных связей. Потенциальной способностью к тиксотропному разупрочнению под действием внешней нагрузки обладают только чувствительные породы, т.е. такие, в которых возможно лавинообразное разрушение структурных связей. Показателем этой способности является величина чувствительности породы. Чем она больше, тем выше степень потенциальной способности пород к тиксотропному разупрочнению. Мерой потенциальной способности породы к тиксотропному разупрочнению является их "зыбкость", т.е. способность разжижаться и растекаться под влиянием вибрации. Чем больше будет деформироваться, растекаться порода при таком динамическом воздействии, тем больше она способна к тиксотропным изменениям. Важным показателем способности пород к тиксотропии является также время восстановления их физического состояния и прочности после механического воздействия. Чем быстрее порода восстанавливает свою прочность и физическое состояние, тем большей потенциальной способностью к тиксотропным изменениям она обладает.

При инженерно-геологическом изучении глинистых пород учет и оценка их тиксотропных свойств имеют большое значение. Тиксотропия может резко изменить устойчивость и прочность глинистых пород при воздействии на них статических и динамических нагрузки, вызывать нарушение устойчивости сооружений, значительные их осадки, развитие оползневых явлений, увеличение давления пород на ограждения, ухудшение состояния проезжей части дорог. Расслабление и разжижение пород часто создают большие трудности при производстве строительных работ, однако тиксотропное упрочнение пород, восстановление их устойчивости и прочности со временем имеет также и положительное значение, так как при этом улучшаются условия устойчивости склонов, откосов, а также условия строительства и эксплуатации сооружений. Поэтому при инженерно-геологических исследованиях необходимо учитывать и оценивать возможности развития тиксотропных явлений.


^ 16.8. Растворимость пород


Подземные воды обладают большой растворяющей способностью. Теоретически почти все горные породы растворяются в подземных водах, но степень и скорость растворения различные. Одни породы растворяются быстро (например, каменная соль), другие медленно (известняки), третьи (граниты) растворяются настолько медленно, что практически могут считаться нерастворимыми. Процесс растворения зависит от характера породы, свойств воды – её химического состава, общей минерализации, температуры, скорости движения, растворенных в воде газов, барометрического давления и т.д. [37].

Способность воды растворять минералы или горные породы, а также различные искусственные строительные материалы (цемент, бетон и др.) называется агрессивной способностью. Вода обладает агрессивной способностью по отношению к данной породе только в том случае, если она не насыщена солью, содержащейся в породе. Так, вода, насыщенная карбонатом кальция, не будет растворять при данной температуре и давлении известняк, вода, насыщенная сульфатом кальция, не растворяет гипс.

При больших скоростях и турбулентности движения воды по породам растворяющая её способность, при прочих равных условиях, увеличивается.

Повышение температуры способствует увеличению растворяющей способности воды. Если вода содержит газы (например, СО2), которые при возрастании температуры улетучиваются, растворяющая способность воды при увеличении температуры может уменьшаться. Например, растворимость магнезита в воде, насыщенной СО2, при нормальном давлении изменяется от 8,1 г/л при температуре воды 700С до 2,4 г/л при температуре 900С, а при 1000 она составляет всего сотые и тысячные доли грамма на литр воды. Различают полное растворение всей горной породы и частичное растворение, называемое выщелачиванием (растворяются отдельные минералы породы). Следует различать также прямое и диффузное выщелачивание (растворение).

Прямое выщелачивание, или растворение происходит при непосредственном соприкосновении движущейся подземной воды с растворимой породой (минералом). Диффузное выщелачивание или растворение идет без прямого соприкосновения свободной воды с растворимой породой. Этот процесс возникает в результате падения концентрации солей в поровом растворе, заключенном в микропорах, под влиянием движущейся по трещинам и микропорам свободной воды, т.е. происходит движение ионов по схеме: порода – поровый раствор – свободная вода. Прямое и диффузное растворение и выщелачивание сопровождается изменением инженерно-геологических свойств пород: увеличивается кавернозность, уменьшается прочность, увеличивается водопроницаемость, в глинистых породах увеличивается их сжимаемость, уменьшается сцепление и т.д. Возможность такого изменения свойств пород определяет условия строительства сооружений в районах распространения растворимых пород. Измерение процессов выщелачивания и растворения производится в лабораторных условиях путем постановки моделирующих опытов.





Схожі:

Просадку грунта необходимо учитывать, если его относительная просадочность iconИнфраизлучатели в отоплении промышленных Помещений Курилов А. Ф., доцент; Пархоменко А. А., студент
Целью отопления является достижение теплового комфорта в помещении, который состоит из многих факторов температуры воздуха в помещении...
Просадку грунта необходимо учитывать, если его относительная просадочность iconФайл/Создать/Папку. В том случае, если созданная папка уже имеет некоторое название (например, «Новая папка»), измените его на нужное. Для этого активируйте созданную Вами папку, вызовите меню Файл/Переименовать
Для того, чтобы скопировать файл из одного места на диске в другое место, необходимо
Просадку грунта необходимо учитывать, если его относительная просадочность icon«Основные понятия и законы химии» Какая молекулярная масса неизвестного газа, если его плотность по водороду равна 15 A
Какая молекулярная масса неизвестного газа, если его плотность по водороду равна 20 г/моль?
Просадку грунта необходимо учитывать, если его относительная просадочность iconВысшая нервная деятельность
Если бы животное не было точно приспособлено к внешнему миру, то оно скоро или медленно перестало бы существовать Оно так должно...
Просадку грунта необходимо учитывать, если его относительная просадочность iconФундаменты, возводимые в открытых котлованах 12 Основные положения по проектированию фундаментов
Важной составной частью проектирования фундаментов является расчет основания. При этом, в практике проектирования фундаментов необходимо...
Просадку грунта необходимо учитывать, если его относительная просадочность iconНекоторые аспекты оценки качества жизни больных пожилого возраста с хронической сердечной недостаточностью м. Х. М. Сид Ахмед
При решении этой задачи необходимо учитывать важные медицинский и этический аспекты – уровень качества жизни (КЖ) пациента пожилого...
Просадку грунта необходимо учитывать, если его относительная просадочность iconОсновы языка Visual Basic for Applications
Если необходимо узнать, какая команда позволяет программно реализовать ту или иную возможность Word, то можно воспользоваться средством...
Просадку грунта необходимо учитывать, если его относительная просадочность iconExcel абсолютная и относительная адресация

Просадку грунта необходимо учитывать, если его относительная просадочность iconЛекция 4: Счета бухгалтерского учета и двойная запись
Если на предприятии ежедневно проводится сотни операций, то необходимо составлять сотни балансов на протяжении дня. Поэтому в виду...
Просадку грунта необходимо учитывать, если его относительная просадочность iconИ. кант. К вечному миру. Философский проект соч.: В 8 т. М.: Чоро, 1994. Т. С. 5-56
«Ни один мирный договор не должен считаться таковым, если при его заключении тайно сохраняется основа новой войны»
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи