книги из ГПНТБ / Фомичева Р.Ф. Условия строительства на лессовых просадочных грунтах Калмыкии и восточной части Ростовской области

Рядом авторов (H. В. Коломенский, И. С. Комаров, И. Ы. Иванова) и нами отмечена непрерывная изменяе­ мость породы по ее составу, состоянию, а, следователь­ но, и по свойствам даже в пределах одного выделенно­ го горизонта. Это находит отражение в результатах ла­ бораторных определений показателей физико-механиче­ ских свойств пород.

Разброс результатов опытов из-за неоднородности грунтов хорошо фиксируется графиками рассеяния от­ дельных показателей свойств.

Причинами таких разбросов являются в некоторой степени погрешности при производстве лабораторных ис­ пытаний, нарушение естественной структуры и физиче­ ского состояния грунтов при их отборе, транспортировке и хранении. Наконец, причина неоднородности грунтов заключается и в том (и это главное), что осадко-накоп- ление никогда не бывает выдержанным ни во времени, ни в пространстве. Последующие процессы диагенеза и

Для того, чтобы избежать случайных нехарактерных определений показателей свойств грунта, используемых в дальнейшем при расчетах, лабораторные данные стаистически обрабатываются, в результате чего получают­ ся обобщенные показатели физических свойств грунтов (табл. 1).

При обобщении и анализе показателей свойств грунты разделены по литологическим разновидностям на супеси и суглинки — легкие, средние и тяжелые. В основу та­ кого подразделения положена классификация В. В. Охотина по числу пластичности. К легким суглинкам от­ несены грунты с числом пластичности 7—10%, к сред­ ним — 11 —13%, к тяжелым — 14—17%.

однородности грунтов.

19

Для исключения нехарактерных значений показате­ ля вычислялись трехспгмовые пределы х ! За 3" а_ исправленные па величину трехкратной ошибки.

вес — 2,68, для эолово-делювиальных — 2,70 т/м3 или г/см3 .

Удельный вес зависит от веса составляющих минера­ лов и органических примесей и может служить ориенти­ ровочным показателем минералогического состава грун­ тов.

Влажность лессовых грунтов рассматриваемой тер­ ритории изменяется в значительных пределах от 3—8% до 21%. Величина влажности зависит от ряда факторов, главнейшие из которых: 1) климатические особенности района; 2) рельеф местности; 3) глинистость лессовых грунтов; 4) состав минералов глинистых фракций; 5) глу­ бина залегания грунтовых вод и т. д.

вод характерны пониженные влажности (7—11%). Не­

20

Анализ изменения влажности по глубине позволяет сделать вывод о том, что последняя с глубиной увеличи­ вается с 8 — 10% до 15%.

Изменение влажности по площади проявляется не­ четко. Повышенные влажности характерны для более тяжелых разновидностей рассматриваемых суглинков (табл. 1) .

суглинков характерны несколько повышенные величины

физическое состояние или консистенцию — текучую, пластичную, полутвердую и твердую.

Методов определения вида консистенции глинистых грунтов с ненарушенным сложением нет. Поэтому пред­ ставление о видах консистенции получают по показате­

тура частиц; 6) наличие в системе водорастворимых со­

сравнению с грунтами западного склона. Для первых показатели пластичности (в среднем) \Ѵп = 8 — 14%; W T = 26 — 32% ; Wp = 17 — 18% . Для вторых Wn = 10—

структурные связи между частицами ослабевают и, на­

21

лем их способности фильтровать через себя определен­ ное количество воды в единицу времени.

Для лессовых грунтов Ергеней значения Кф = 0,40— 0,42 м/сутки.

Немаловажное значение в величине Кф играет струк­ тура лессового грунта. Как правило, грунты зернистой структуры имеют фильтрационную способность выше, чем у зернисто-агрегативной и тем более агрегативной.

Увеличение плотности грунтов уменьшает скорость фильтрации.

Наличие погребенных почвенных горизонтов и гори­ зонтов вторичных карбонатов и гипса резко снижает ве­ личину Кф; как правило, эти горизонты являются полуводоупорами и служат одной из причин формирования верховодок.

С увеличением степени дисперсности грунтов величи­ на Кф уменьшается. Наличие гидрофильных минералов типа монтмориллонита понижает Кф на 20—30%. Гли­ нистые грунты гидрослюдистокаолинитового состава об­ ладают водопроницаемостью выше, чем монтмориллонитового состава.

Анализ обширного материала показателей физиче­ ских свойств грунтов Ергенинской возвышенности, пред­ ставленного в. сводной таблице 1, позволяет сделать не­ которые выводы.

При рассмотрении генетических разновидностей лес­ совых грунтов (эолово-делювиальных и делювиальных), не отмечается резкой разницы в их свойствах. Лессовые грунты восточного склона Ергеней, по сравнению с за­ падным, отличаются более легким составом, несколько меньшей влажностью и большей плотностью.

Указанное обстоятельство согласуется с общими представлениями образования лессового покрова вбли­ зи развевания исходного материала. Вполне закономер­ но, что на восточном склоне в процессе эоловой седи­ ментации оседали более крупные частицы, обусловив­ шие более легкий состав лессовых отложений в сравне­ нии с западным склоном Ергеней.

23

§ 4. ПРОЧНОСТНЫЕ Х А Р А К Т Е Р И С Т И К И

ЛЕССОВЫХ ГРУНТОВ

В связи с выходом Строительных норм и правил (СНиП П-Б.1-62) появилась необходимость установле­ ния прочностных и деформативных характеристик грун­ тов для расчетов оснований по предельным состояниям. Так, при расчете по первому предельному состоянию - по несущей способности оснований сооружений, откосов, выемок и каналов и др. инженерных расчетов необходи­ мо иметь данные о величине сопротивления сдвигу грунтов.

Механические показатели грунтов тесно связаны с химико - минералогическим составом, влажностью и структурно-петрографическими особенностями их. Это позволяет по составу и структурным особенностям, рас­ полагая данными физических характеристик, до неко­ торой степени прогнозировать те или иные механические свойства грунтов.

Сопротивляемость сдвигу является одной из основ­ ных характеристик прочности грунта. От сопротивления грунта сдвигу зависит его предельная несущая способ­ ность как в основании мелко заложенных фундаментов сооружений, так и свайных, а также в земляном полот­ не. Устойчивость грунтов в откосах выемок и насыпей также связана с прочностью на сдвиг. Давление грунта на шпунтовые и подпорные стенки также изменяется в зависимости от сопротивляемости сдвигу поддерживае­ мых ими масс грунта.

тивлений сдвигу от физического состояния грунта из­

Сопротивление грунтов сдвигу изучается в условиях предельного напряженного состояния, при котором по площадкам сдвига соблюдается условие, характеризуе­ мое уравнением Кулона. Для несвязных грунтов (круп­ нообломочных и песчаных) сдвигающее усилие равно

24

ное давление определяется также, исходя из этих поло­ жений.

Следует только заметить, что такой подход несколь­ ко упрощен, так как лессовые просадочные грунты в этом случае рассматриваются как однородные и изот­ ропные тела, несмотря на их анизотропию свойств в различных направлениях.

Лессовые просадочные грунты, структурно-неустой­ чивые при замачивании в неводонасыщенном состоянии, подчиняются законам теории упругости, где соблюдает­ ся прямолинейность зависимости осадка-нагрузка.

Взамоченном состоянии прочностные характеристи­ ки грунта уменьшаются.

Вмомент просадки величины параметров сопротив­ ления сдвигу резко падают. M. Н. Гольдштейн и С. С. Саватеев приводят их величины в момент просадки следую­

сопротивления сдвигу грунтов в водонасыщенном состоя­ нии по консолидированной схеме производства испыта­ нии практически получаются характеристики грунта, ут­ ратившего просадочные свойства, так как условия опы­ та таковы, что предварительное уплотнение в водонасы­ щенном состоянии (согласно ГОСТ 12248—66) произво­ дится под нагрузками 1, 2 и 3 кг/см2 и грунты претерпе­ вают просадки под действием этих давлений. Следова­ тельно, замоченный грунт в результате просадочных де­ формаций доуплотняется и в нем образуются новые структурные связи. Прочностные характеристики грун­ тов соответствуют уже другому новому состоянию по­ следних.

Возможно, для таких структурно-неустойчивых грун­ тов, как лессовые, необходима несколько другая методи­ ка определения параметров сопротивления сдвигу. Ве­ роятно, логичней предварительное уплотнение проводить при какой-то одной нагрузке (по нашему мнению, соот­ ветствующей нагрузке от возводимого здания или соору­ жения Р - 2 кг/см2 ), тогда состояние грунта на всем протяжении опыта будет при всех нагрузках одина­ ковым."

26

в лабораторных условиях.

Сопротивление сдвигу при испытании грунтов в ла­ бораторных условиях определяется тремя основными ме­ тодами: методом среза (чаще всего одноплоскостного), методом трехосного сжатия и методом одноосного сжа­ тия.

В практике для определения сопротивления сдвигу чаще всего пользуются методом одноплоскостного среза с использованием прибора Маслова-Лурье в модерниза­

грунта применяется несколько схем испытаний на сдвиг методом среза. Из всего разнообразия схем сдвиговых испытаний можно выделить две основные — испытание по схемам неконсолидированного и консолидированного сдвига.

По схеме неконсолидированного сдвига опыт прово­ дится без предварительного уплотнения образцов грун­ та, с сохранением его естественной влажности и плот­ ности в процессе сдвига. В природных условиях это со­

ках, равных нагрузкам уплотнения. Такая схема опреде­ ления сдвига позволяет оценить поведение грунтов в ос­ нованиях сооружений при их длительной эксплуатации.

Известны также схемы испытаний промежуточные между двумя вышеприведенными.

В зависимости от скорости приложения усилия раз­ личают быстрый сдвиг (в течение 5—7 минут, не более 10), применяемый для неконсолидированной схемы ис­ пытаний, и медленный (от 30 мин. до 1 часа, реже боль­ ше) для схемы консолидированного сдвига.

Испытания в приборах трехосного сжатия (стабилометрах) ближе всего соответствуют работе грунта в ес­ тественных условиях.

В настоящее время существует несколько конструк-

27