Глава 1 общие сведения о наблюдениях за деформациями и осадками инженерных сооружений

1.1 Осадки и деформации сооружений и причины их возникновения

В процессе строительства и эксплуатации инженерных сооружений возникает необходимость в проведении наблюдений за деформациями (осадками, сдвигами, кренами) объектов для своевременного выявления и предупреждения развития негативных природно-техногенных процессов.

Геодезические наблюдения за осадками сооружений выполняют преимущественно в целях изучения их поведения. В ряде случаев результаты наблюдений используют для оценки методов расчета осадок или прогнозирования осадок сооружений. Результаты измерений содержат лишь исходную информацию о закономерностях деформаций сооружений и их оснований. Для выявлений закономерностей выполняют математическую обработку результатов наблюдений и последующее математическое моделирование.

Под деформацией понимают обычно вертикальные смещения грунта от нагрузки.

Деформации грунтов подразделяют на упругие и неупругие, или остаточные. Упругие деформации проявляются в виде изменения объема и искажения формы. Причиной изменения объема является перераспределение молекулярных сил упругости твердых частиц, тонких пленок воды и замкнутых пузырьков воздуха, а причиной искажения формы – молекулярные силы упругости и нарушение структурной решетки.

Неупругие деформации характеризуются:

1. Уплотнением, являющимся результатом уменьшения пористости (компрессионные свойства);

2. Набуханием – проявлением расклинивающего эффекта как результат действия электромагнитных сил;

3. Ползучестью – взаимными сдвигами частиц;

4. Разрушением структуры, изломом частиц.

Осадки сооружений в значительной мере определяются несущей способностью грунтов, лежащих в основании фундаментов. По степени сжимаемости грунты оснований делят на три группы:

1. Слабосжимаемые, для которых модуль деформации Е ≥ 2.04 г ПА;

2. Среднесжимаемые, для которых 0.76 гПа ≤ Е ≤ 2.04 гПа

3. Сильносжимаемые, для которых Е ≤ 0.76 гПа

Это деление условно, так как степень сжатия, в свою очередь, зависит от давления на основание, толщи грунтов, площади фундаментов и т. д.

Математическая характеристика осадок фундаментов выражается величинами вертикальных отрезков от первоначальной плоскости, образованной подошвой фундаменты, до пересечения с деформированной поверхностью основания. В тех случаях, когда эти отрезки равны, осадки называют равномерными, и наоборот, когда отрезки не равны, осадки называют неравномерными. Таким образом, равномерные осадки могут происходить лишь в тех случаях, когда давление, вызываемое массой сооружения, и сжимаемость горных пород во всех частях основания под фундаментом одинаковы.

Неравномерные осадки возникают, прежде всего, в результате различного давления частей сооружения и неодинаковой сжимаемости грунтов под фундаментом, что, в свою очередь, вызывает неравномерные смещения в надфундаментных конструкциях зданий и сооружений.

Равномерные осадки сами по себе не снижают прочности и устойчивости сооружения. Но если их величины значительны, то это может привести к изменению физико-механических свойств пород основания и вызвать неравномерные осадки. Кроме того, при равномерных осадках сооружения может нарушаться взаимосвязь сооружения с инженерными коммуникациями. По действию на сооружение неравномерные осадки являются более опасными, причем опасность тем больше, чем значительней разность осадок его частей и чувствительней к ним конструкции и технологические элементы.

За абсолютные вертикальные перемещения (осадки, подъемы) принимают вертикальные перемещения, измеренные от реперов, не изменяющих своего положения за время между циклами измерений. За относительные перемещения принимают вертикальные перемещения, измеренные относительно какой-либо точки сооружения, репера.