Лекция № 10

Фундаменты на структурно-неустойчивых грунтах. Физико-механические свойства илов, торфов, слабых водонасыщенных глинистых грунтов. Типы фундаментов на структурно-неустойчивых и слабых грунтах.

Структурно-неустойчивыми называются такие грунты, которые обладают способностью изменять свои структурные свойства под влиянием внешних воздействий (увлажнение, промерзание, оттаивание, выветривание, передача внешней нагрузки, перемятие грунтов и т. д.) с развитием значительных осадок. К структурно-неустойчивым грунтам относятся: илистые, торфяные грунты, рыхлые пески, набухающие грунты, слабые водонасыщенные глинистые грунты и др. Они занимают 11% территории страны.

Рисунок 10.1. Заболоченная низинная пойма

Рисунок 10.2. Мост через реку Миссисипи:

1 - средний уровень воды; 2 - ил; 3 - глины; 4 - песок

Рисунок 10.3. Возможные формы деформации насыпей на болотах (по Н. П. Кузнецовой)

Рисунок 10.4. Возможные формы деформации насыпей на болотах (по Н. П. Кузнецовой)

Илистые грунты.

Илы – это глинистые грунты в начальной стадии своего формирования, образовавшиеся как структурный осадок в воде при наличии микробиологических процессов.

В естественных условиях илы обычно находятся в текучем состоянии W > W_L, при высушивании затвердевают. Илы обладают исключительно высокой пористостью. Коэффициент пористости илов: е > 1 – для супеси и суглинков; е < 1,5 – для глин.

По гранулометрическому составу илы близки к глинам, но часто встречаются илистые грунты, богатые содержанием органических веществ (до 10% и более), которые придают им серую окраску и специфический запах. Илы мелкодисперсные, при оседании образуют губчатую неуплотненную структуру.

Рисунок 10.5.

После коагулирования (соединения) выпадает осадок; обратный процесс – пептизация (разъединение).

Свойства илистых грунтов:

1. сильная деформируемость; 2. высокая сжимаемость; 3. малая прочность; 4. значительное влияние структурных связей на механические свойства. Показателем структурности грунтов служит индекс их чувствительности: J_F = τ₁/τ₂ , (10.1) где τ₁ и τ₂ – предельное сопротивление грунта сдвигу при ненарушенной и нарушенной структурах, соответственно;

5. ничтожное сопротивление давлению (а потому для использования их в качестве естественного основания они обычно не пригодны); 6. незначительное сопротивление сил трения, что затрудняет применение в них свайных фундаментов; 7.тиксотропия – заключается в разжижаемости илистых грунтов при нарушении их структурных связей и восстановлении губчатой структуры с течением времени вследствие теплового движения мельчайших колиольных частиц. Тиксотропия – способность глинистого раствора загустевать в спокойном состоянии и становится жидким при перемешивании.

К отрицательным качествам многих илов относится наличие в них органических (гуминовых) кислот, вредно действующих на бетон сооружений и фундамента.