Просадка свойственна, прежде всего, лессовым суглинкам и супесям. Лишь в отдельных случаях она может возникать в пылеватых песках с высокой структурной прочностью, а также в некоторых техногенных грунтах (отходы промышленного производства, насыпные грунты и др.).
Значение лессовых грунтов в строительной практике трудно переоценить. Занимая огромные площади (как правило, в районах наиболее обжитых и густонаселенных), они нередко служат причиной недопустимых деформаций зданий и сооружений. Во многих случаях это связано с недостаточным учетом их специфических особенностей и в первую очередь — просадочности.
Лёссовые (нем. loss — рыхлый, несвязный) грунты имеют широкое распространение в мире, особенно в Европе и Азии, занимая площадь около 13 млн км2 . Почти сплошным покровом лессовые породы лежат на большей части территории юга европейской части России (Нижний Дон, Предкавказье, Заволжье и др.), а также на юге Западной Сибири и в ряде других степных районов.
Значительные площади заняты ими на юге Украины, в восточном Закавказье, в Молдове, Восточной Европе, в Китае, Средней Азии, Монголии и во многих других районах мира.
Среди лессовых отложений различают типичный лесс, преимущественно эолового (ветрового) происхождения, и лессовидные суглинки (переотложенные первичные образования).
Резкую границу между ними проводить затруднительно, поэтому в инженерно-геологических целях их обычно объединяют единым термином «лессовые породы» или «лессовые грунты».
Условия залегания лессовых пород достаточно однообразны. Независимо от гипсометрического положения отдельных положительных форм рельефа, они покрывают плоские водоразделы, их склоны, поверхность высоких террас и т. д.
Мощность лессовых толщ изменяется от первых метров (в северной части зоны их распространения) до 20-30 м в южных районах нашей страны, реже до 80 м и более (юго-восточная часть Предкавказья, Западная Сибирь).
В мире известны районы, где мощность лессовой толщи достигает 150-200 м и даже 400 м (лессовое плато в Центральном Китае).
По вопросу образования лессовых пород среди ученых-лессоведов существуют различные представления (эоловая гипотеза, криогенная, пролювиальная, аллювиальная и др.).
В последнее время известность получила космическая гипотеза, связывающая образование лессовых пород с поступлением на Землю пыли (мелкозема) из космического пространства (Ш. Э. У су паев и др.).
Искусственные грунты в строительстве
... т.п.), каким образом залегают грунты в основании сооружений, что определяет свойства грунтов и грунтовых оснований. Грунтом называют всякую горную породу, используемую при строительстве в качестве основания сооружения, среды, в которой сооружение возводиться, ...
Отличительные признаки лессовых грунтов следующие: 1) желто- бурая и палево-желтая окраска; 2) высокая пылеватость (содержание пылеватой фракции (0,05-0,005 мм) свыше 50% при небольшом количестве глинистых частиц); 3) повышенная пористость (40-55%) с сетью макропор (размером 1-3 мм), видимых невооруженным глазом; 4) невысокая природная влажность (Sr = 0,4-0,5), поэтому лессовый грунт, помещенный в воду, быстро размокает; 5) способность держать вертикальный откос (до 10 м) (рис. 23.4); 6) высокая карбонатность; 7) однородная (неслоистая) текстура, прерываемая прослоями погребенной почвы.
По В.А. Обручеву, типичные лессы обладают полным комплексом лессовых черт, у лессовидных пород недостает одной или нескольких лессовых черт.
Лессовые породы отличаются резкой анизотропией фильтрационных свойств, что связано с вертикальной (преимущественно) ориентировкой макропор. С этой их особенностью связано медленное растекание в стороны куполов грунтовых вод, нередко формирующихся в лессовой толще на городских территориях, а также достаточно быстрый подъем уровня грунтовых вод (до 1 м в год) при подтоплении.
Еще одна отличительная особенность лессовых пород — цикличность. Проявляется она в ритмичном чередовании типичных лессов с погребенными почвами и непросадочными лессовидными суглинками.
Минеральный состав лессовых грунтов характеризуется наличием водоустойчивых минералов (кварца, полевых шпатов и др.) — до 50-60%, глинистых (гидрослюды, а также каолинита, монтмориллонита и др.) — до 15-30% и водорастворимых минералов (хлориды, сульфаты, карбонаты и др.) — до 5-15%.
Просадочность лессовых пород
Механизм просадки может быть представлен следующим образом. Вода, проникая в маловлажную высокопористую пылеватую лессовую породу, разрушает водонеустойчивые структурные связи, при этом происходит ее доуплотнение, пористость уменьшается и приходит в соответствие с напряженным состоянием. Крупные агрегаты распадаются, и формируется более плотная упаковка частиц.
Внешне этот процесс выражается в уменьшении объема лессовых пород и неравномерном оседании поверхности земли. На поверхности водоразделов, сложенных лессовыми породами, при увлажнении их атмосферными осадками часто формируются просадочные блюдца размерами до 50-100 м в поперечнике и глубиной от долей метра до 1-2 м.
Несравненно больше просадочные деформации лессовых пород выражены при техногенном замачивании (утечки воды из оросительных каналов, водохранилищ, водонесущих коммуникаций, при интенсивном поливе парков и садов и т. д.)
Начальное просадочное давление (P
Величину Psl определяют по тому давлению, при котором относительная просадочность es1 = 0,01. Ее величина колеблется для различных типов лессовых просадочных грунтов от 0,02 до 0,3 МПа.
Определение P si позволяет установить величину деформируемой зоны, т. е. зоны, в пределах которой происходит просадка грунта от нагрузки фундаментов.
Начальная просадочная влажность
Согласно СНиП 2.02.01-83*, грунтовые условия строительных площадок, сложенных лессовыми просадочными грунтами, подразделяются на два типа:
- тип — грунтовые условия, в которых просадка от собственного веса грунта отсутствует или не превышает 5 см; просадка возможна в основном от внешней нагрузки.
- тип — грунтовые условия, в которых, помимо просадки грунтов от внешней нагрузки, возможна их просадка от собственного веса и величина ее превышает 5 см.
Тип грунтовых условий
Наиболее достоверно I или II тип грунтовых условий определяется путем длительного замачивания опытных котлованов (в течение 1-3 месяцев) и наблюдений за просадкой грунтов с помощью поверхностных и глубинных марок.
Анализ изменения просадочных свойств грунтов в процессе строительства ...
... эксплуатации зданий и сооружений (устранение просадочных свойств грунтов; прорезка просадочных грунтов сваями; комплекс строительных мероприятий); ) воздействие на проектируемые конструкции равномерных и неравномерных вертикальных (просадок) и горизонтальных перемещений грунтов оснований; ) местные условия строительства и ...
Строительство на лессовых просадочных грунтах.
Просадочные свойства грунтов устраняют с помощью уплотнения (трамбование тяжелыми трамбовками, устройством грунтовых подушек, предварительным замачиванием грунтов, вытрамбованием котлованов под фундаменты (рис. 23.8) и др.), закрепления (химическим, термическим, буро-смесительным и другими способами) и армирования (введение специальных пленок, сеток и т. п.).
Лессовые просадочные грунты
В зависимости от увлажнения лессы различным образом ведут себя под действием внешней нагрузки. Так, в «сухом» состоянии (ω≤0,09) лессы отличаются значительной прочностью и относительно высокой несущей способностью. В таком состоянии они выдерживают давление на грунт Р≤0,4МПа при небольших осадках и способны сохранять достаточно большую высоту вертикального откоса.
Отличительная особенность просадочных грунтов заключается в их способности в напряженном состоянии от собственного веса или внешней нагрузки от фундамента при повышении влажности — замачивании давать дополнительные осадки, называемые просадками.
К просадочным грунтам относятся лессы, лессовидные супеси, суглинки и глины, некоторые виды покровных суглинков и супесей, а также в отдельных случаях мелкие и пылеватые пески с повышенной структурной прочностью, насыпные глинистые грунты, отходы промышленных производств (колосниковая пыль, зола и т. п.), пепловые отложения и др.
Просадочные и основные их представители — лессовые грунты широко распространены на территории нашей страны и занимают около 15% ее площади в том числе на значительной части (более 80%) территории УССР, Центральной Черноземной зоны, Северного Кавказа, Закавказья, Поволжья, Средней Азии, Казахстана, Восточной и Западной Сибири и др. сложены лессами.
За рубежом значительные площади заняты лессовыми грунтами в СРР, НРБ, ВНР, СФРЮ, Испании, странах Северной Африки, Китае, Иране, Афганистане, странах Южной Америки, США и др.
Просадочность грунтов обуславливается особенностями процесса формирования и существования толщ этих грунтов, в результате чего они находятся в недоуплотненном состоянии. Недоуплотненное состояние лессового грунта может сохраняться на протяжении всего периода существования толщи, если не произойдет повышения влажности и нагрузки. В этом случае может произойти дополнительное уплотнение грунта в нижних слоях под действием его собственного веса. Но так как просадка зависит от величины нагрузки, недоуплотненность толщи лессовых грунтов по отношению к внешней нагрузке, превышающей напряжения от собственного веса грунта, сохранится. Возможность последующего уплотнения лессового грунта, находящегося в недоуплотненном состоянии от внешней нагрузки или собственного веса, при повышении влажности определяется соотношением снижения его прочности при увлажнении и величиной действующей нагрузки.
Основы расчёта металлических конструкций. Характеристики предельных ...
... эксплуатации, предельные состояния второй группы - на эксплуатационные (нормативные) нагрузки и воздействия, отвечающие нормальной эксплуатации конструкций. Надежность и гарантия от возникновения предельных состояний конструкции ... просадки грунтов. Нормативные и расчетные нагрузки. Основные положения по расчету устанавливают два значения нагрузок: нормативные и расчетные. Нагрузки, отвечающие ...
Недоуплотненность грунтов выражается в их низкой степени плотности, характеризующейся объемной массой скелета в пределах обычно 1,2—1,5 т/м 3 , пористостью 0,6—0,45 и коэффициентом пористости 0,65—1,2. С глубиной степень плотности чаще всего повышается.
Наряду с недоуплотненностью просадочные грунты обычно характеризуются низкой природной влажностью, пылеватым составом, повышенной структурной прочностью. Влажность их в южных засушливых районах обычно составляет всего лишь 0,04— 0,12, степень влажности 0,1—0,3, а в районах УССР, Молдавии, Средней полосы, Сибири и др. 0,12—0,20 при степени влажности 0,3—0,6.
Структурная прочность лессовых и др. просадочных грунтов обусловливается в основном цементационным сцеплением. При повышении влажности происходит снижение прочности грунта. Как было установлено Б. В. Дерягиным, тонкие пленки воды могут оказывать расклинивающее действие, которое сказывается одновременно с прониканием воды в толщу грунта. Пленки воды, играя роль смазки, облегчают скольжение частиц и содействуют более плотной их укладке под воздействием давления. Сцепление увлажненного лессового грунта в этом случае будет определяться только влиянием сил молекулярного притяжения, величина которых, как известно, зависит в основном от состава и степени плотности грунта.
Просадка грунта — это сложный физико-химический процесс. Основным его проявлением является уплотнение грунта за счет перемещения и более компактной укладки отдельных частиц и их агрегатов, благодаря чему понижается общая пористость грунта до состояния, соответствующего действующему давлению. В связи с повышением степени плотности грунта после просадки прочностные характеристики его несколько возрастают. При дальнейшем увеличении давления процесс уплотнения лессового грунта в водонасыщенном состоянии продолжается, а вместе с этим увеличивается и его прочность.
Изложенное выше показывает, что необходимыми условиями для проявления просадки грунта являются: а) наличие нагрузки от собственного веса грунта или фундамента, способной при увлажнении преодолевать силы связности грунта; б) достаточное увлажнение, при котором в значительной степени снижается прочность грунта. Под совместным влиянием этих двух факторов и происходит просадка грунта.
Характер протекания деформаций во времени на просадочных грунтах определяется их влажностью. В связи с тем что просадочные грунты обычно находятся в маловлажном состоянии, деформация сжатия их от внешней нагрузки происходит в течение сравнительно короткого времени. Просадка грунта, а в равной степени и осадка в водонасыщенном состоянии, протекают в течение более длительного времени, так как эти процессы связаны с фильтрацией воды через толщу грунта.
Определение и обработка данных лабораторных испытаний глинистых ...
... в области лабораторных испытаний. тектоника глинистый грунт набухание 1. Краткая характеристика района изыскания 1.1 Изученность Территория района изысканий характеризуется большой степенью геологической изученности. ... VI VII VIII IX X XI XII Год Абсолютная влажность, мб 5,7 5,8 6,4 9,2 13,5 17,9 20,3 19,7 ... 15,2 11,1 8,8 6,9 11,7 Относительная влажность, % 85 84 82 78 77 73 69 69 ...
Просадочные грунты
- относительной просадочностью ε sl — относительным сжатием грунтов при заданном давлении после их замачивания (см. п. 4.10);
- начальным просадочным давлением Psl — минимальным давлением, при котором проявляются просадочные свойства грунтов при их полном водонасыщении;
- начальной просадочной влажностью ω sl — минимальной влажностью, при которой проявляются просадочные свойства грунтов.
просадочность грунта
рис. 5.18,а,б
см. рис. 5.18,в
Рис. 5.18.
Согласно СНиП 2.02.01—83* расчетным состоянием просадочных грунтов по влажности является полное водонасыщение Sr > 0,8.
Относительная просадочность грунта при его неполном водонасыщении (ω sl ≤ω≤ω sat ) определяется по формуле
(5.34)
где ε sl — относительная просадочность при полном водонасыщении
Начальное просадочное давление P sl — это давление, при котором относительная просадочность e sl = 0,01, т.е. при котором грунт считается просадочным. Если провести серию компрессионных испытаний лессового грунта с замачиванием образцов при различных нагрузках, то нетрудно получить график зависимости относительной просадочности от давления (рис. 5.19 ).
