Лекция 6

§ 2. Просадочные грунты

Просадочными называют пылевато-глинистые грунты, которые при замачивании дают просадку (дополнительную вертикальную деформацию). В отличие от обычной осадки, просадка приво­дит к коренному изменению структуры грунта. 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.).

Лессовые грунты – рыхлые, несвязные грунты, занимающие значительные площади в Европе и Азии - 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.

Лессовые грунты нередко служат причиной деформаций зданий и сооружений, что во многих случаях связано с недостаточным учетом их специфических особенностей и в первую очередь - просадочности.

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).

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 (S_r = 0,4— 0,5), поэтому лессовый грунт, помещенный в воду, быстро размо­кает; 5) способность держать вертикальный откос (до 10 м); 6) высокая карбонатность; 7) однородная (неслоистая) тек­стура, прерываемая прослоями погребенной почвы.

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%.

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 проса-дочные 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.)

Количественная оценка просадочности производится с помощью следующих показателей: 1) относительной просадочности; 2) начального просадочного давления и 3) начальной просадочной влажности. Для целей проектирования зданий и сооружений необходимо также определение типа грунтовых условий по просадочности (I или II типа).

Эти показатели определяют как в лаборатории с помощью ком­прессионных приборов, так и в полевых условиях путем наблюдения за осадкой специальных штампов и дна опытных котлованов, заполненных водой.

Согласно СНиП 2.02.01—83, грунтовые условия строительных площадок, сложенных лессовыми просадочными грунтами, подраз­деляются на два типа:

I тип — грунтовые условия, в которых просадка от собственного веса грунта отсутствует или не превышает 5 см; просадка возможна в основном от внешней нагрузки.

II тип — грунтовые условия, в которых, помимо просадки грунтов от внешней нагрузки, возможна их просадка от собственного веса и величина ее превышает 5 см.

Строительство на лессовых просадочных грунтах. Согласно СНиП 2.02.01—83* «Основания зданий и сооружений», при возмож­ности замачивания грунтов основания следует предусматривать одно из следующих мероприятий:

а) устранение просадочных свойств грунтов в пределах всей просадочной толщи;

б) прорезку просадочной толщи глубокими фундаментами, в том числе свайными и массивами из закрепленного грунта;

в) комплекс мероприятий, включающий частичное устранение просадочных свойств грунтов, а также водозащитные и конструктивные мероприятия.

Просадочные свойства грунтов устраняют с помощью уплотне­ния (трамбование тяжелыми трамбовками, устройством грунтовых подушек, предварительным замачиванием грунтов, вытрамбованием котлованов под фундаменты), закрепления (хи­мическим, термическим, буро-смесительным и другими способами) и армирования (введение специальных пленок, сеток и т. п.).

К водозащитным мероприятиям относят планировку строи­тельных площадок для отвода поверхностных вод, предотвра­щение утечек из водонесущих коммуникаций, устройство отмосток вокруг зданий и т. д. Конструктивные меры должны быть направлены на снижение чувствительности сооружения к воз­можным просадочным деформациям (устройство железобетон­ных или армокаменных поясов, применение гибких конструк­ций, разрезка сооружения на отдельные отсеки и т. п.).