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

гипотеза H. Я- Денисова, по которой причиной разруше­ ния структурных связей в лессовом грунте считается не растворение, а ослабление (размягчение) природного цемента, образующего эти связи. Явление это имеет фи­ зико-химическую природу и связано со способностью молекул воды адсорбироваться на поверхности мине­ ральных частиц грунта. При явлениях адсорбции раз­ виваются значительные силы, вследствие чего молекулы воды, проникая в мельчайшие трещины цемента, произ­ водят расклинивающее действие, расширяя трещины и постепенно разрушая природный цемент. После разру­ шения цемента пленка связной воды играет роль смаз­ ки, облегчая смещение частиц, в результате чего проис­ ходит более плотная упаковка частиц под воздействием давления.

сразу в результате замачивания, при длительной фильт­ рации наблюдается процесс дальнейшего медленного уі. лотнения грунта, при котором происходит вынос солен.

Изучая механизм просадочных явлений. А. К- Ларио­ нов пришел к выводу, что разрушение цементационных связей в лессовых грунтах происходит постепенно. H i первом этапе при увеличении влажности разрушаются наименее водостойкие связи. Массовое разрушение свя­ зей наступает при появлении в порах свободной воды. Полное разрушение неводостойких агрегатов завершает­ ся в течение от 0,5 до 6—12 часов после достижения водонасыщения грунта. На этом этапе происходит про­ садка провального типа. Во втором этапе происходит разрушение водостойких агрегатов. Деформации в этом случае протекают медленно и могут продолжаться в те­ чение месяцев и даже нескольких лет.

ке их просадочности, ошибки в определении которой мо-

гут повлечь за собой не только значительные деформа­ ции, но и полное разрушение сооружений.

В настоящее время существует два метода оценки просадочности — косвенные и прямые. Первые из них основаны на комплексном учете физико-географических (мезо- и микроформы рельефа), геолого-литологических (генезис, строение, состав лессовых пород) и инженер­

ше возможностей образования просадок. При пористос­ ти менее 38% грунты обычно не реагируют на замачи­ вание.

Чем больше мощность толщи при высоком значении пористости (более 40%), тем больше величина просад­ ки. При этом большую роль играет влажность грунтов. Последняя в свою очередь связана с климатическими факторами, условиями рельефа и глубиной залегания грунтовых вод. Известно, что ниже уровня подпочвен­ ных вод лессовые грунты теряют свои просадочные свой­ ства.

С увеличением глубины влажность грунтов растет, если они подстилаются водоупором. В этом случае про­ садочные свойства с глубиной уменьшаются. Если же в основании толщи лессовых грунтов залегают водопрони­

ся, хотя общая тенденция к уменьшению сохраняется под влиянием уплотнения от веса вышележащих грунтов.

Для качественной оценки просадочности рядом ис­ следователей предложены эмпирические коэффициенты,

Все эти показатели косвенных методов могут исполь­ зоваться только для приближенных оценок просадочнос­ ти толщ лессовых грунтов.

При количественной оценке просадочности пользуют­ ся прямыми методами, к которым относятся: замачива­ ние лессовой толщи на опытных участках; опыты со ста­ тической нагрузкой штампов и последующим замачива­ нием; лабораторные испытания грунтов в одометрах.

Выбор указанных методов при исследовании лессо-

50

вых грунтов зависит от особенностей проектируемых сооружений и от стадии проектирования.

Известно, что полевые испытания по определению просадочности дают более достоверные результаты, по такие опыты трудоемки и длительны, что затрудняет их массовое применение. Поэтому наиболее широкое рас­ пространение получили лабораторные испытания в ком­ прессионных приборах.

Правильно выбранная методика определения отно­ сительной просадочности грунтов Snp играет существен­ ную роль, так как расчет ожидаемых просадок грунтов основания зданий и сооружений при проектировании производится по величинам относительной просадоч­ ности.

В настоящее время существует два метода лабора­ торного определения Snp. Это так называемые методы «одной кривой» и «двух кривых». И в первом и во вто­ ром случаях определение Snp осуществляется в комп­ рессионных приборах.

Метод одной кривой заключается в испытании образ­ цов грунта, отобранных из одного монолита, в одометре под заданными нагрузками (1, 2 и 3 кг/см2 ), с последую­ щим замачиванием испытуемых образцов.

По результатам опытов рассчитывается относитель­ ная просадочность при заданной нагрузке по формуле СНиП П-Б.2-62.

Метод двух кривых заключается в параллельном компрессионном испытании двух образцов, отобранных из одного монолита. Один из образцов испытывают в со­ стоянии природной влажности, а другой — в водонасыщенпом состоянии. Затем строится график зависимости

ность рассчитывают как разность между относительным

Сравнительные исследования (45) просадочности грунтов, определенные по методу одной и двух кривых позволяют сделать вывод о том, что значения Snp, по­ лученные по двум методам, не совпадают. Причем, ве­ личины относительной просадочности, определенные по методу двух кривых в большинстве случаев оказались

51

завышенными (в 1,2—1,7 раза) (15, 45), на что также указывали M. Н. Гольдштепн, Н. Я. Денисов, А. К. Ла­ рионов, Э. В. Запорожченко, В. И. Зысман, Л. Ш. Ка­ ганович, А. Л. Рубинштейн, H. Н. Фролов и др.

H. Н. Фролов (51) при сравнении результатов опре­ деления относительной просадочности по двум методам отмечает расхождение полученных величин в 1,8—2,3 раза.

Известно, что лабораторные методы определения просадочности грунта полностью не моделируют процес­ са, происходящего в природных условиях. Исследования В. Ф. Разоренова, А. Балли (1) и других авторов отмети­ ли погрешности при определении Snp, возникающие в одометрах, связанные с трением грунта о внутреннюю поверхность кольца и собственными деформациями при­ бора. Грунт, заключенный в жесткое кольцо одометра, не испытывает также бокового расширения, в то время как в натурных условиях наблюдаются боковые смеще­ ния, которые отмечали М. Н. Гольдштейн, В. Н. Голуб­ ков, Н. В. Воляник, И. В. Фипаев, И. Е. Раевский. Вслед­ ствие этого относительная просадочность, полученная в лабораторных условиях, несколько занижена.

Предварительное замачивание грунта ослабляет структурные связи и подвергнутый нагрузке образец де­ формируется сильнее, чем в природных условиях, и об­ щая деформация грунта таким образом завышается. Кроме того, предварительное замачивание не модели­ рует реальных условий строительства сооружений, осу­ ществляемого на грунтах естественной влажности. При замачивании грунтов в них возникает набухание, кото­ рое обычно не учитывается, а оно оказывает влияние на дальнейшее уплотнение грунта. Это обстоятельство осо­ бенно проявляется при исследовании грунтов с повышен­ ным содержанием глинистых частиц. В результате ана­ лиза большого количества экспериментальных данных различных по литслогическому составу лессовых грун­ тов выявлено, что с увеличением содержания глинис­ тых частиц, и, следовательно, с увеличением числа плас­ тичности, расхождение в результатах относительной про­ садочности по двум методам увеличивается. При малык нагрузках (от 0,5 до 1,5 кг/см2 ) эти расхождения значи­ тельно больше, а при увеличении нагрузок до 2—3 кг/см2 расхождения уменьшаются (рис. 11).

52

Бесспорным доказательством является тот факт, что выбор метода проведения компрессионных испытаний будет основываться на близком сходстве прогнозов про­ садок с натурными наблюдениями. Для оценки грунто­ вых условий площадок строительства устраиваются кот­ лованы с глубинными и поверхностными реперами, но величинам осадок которых судят о грунтовых условиях. Следует заметить, что при определении типа грунтовых условий величины Snp, определенные по методу одной кривой, близки к натурным просадкам, вследствие мо­ делирования условий работы лессовой толщи, при на­ личии бокового пригруза, препятствующего горизонталь­ ным перемещениям грунта; последний имеет место в вер­ хней части толщи под подошвой фундаментов зданий.

Известно, что просадки от собственного веса грунта проявляются с 4—5 м, а на этих глубинах горизонталь­ ные смещения грунта уже не отмечаются. Так, в прой­ денном в 2—3 км к северо-западу от г. Элисты котлова­ не просадки от собственного веса составили 70 см, я по лабораторным определениям Sup по методу одной кри­ вой — 68 см.

Для определения относительной просадочности лес­ совых грунтов региона рекомендуется метод одной кри­ вой, как более отвечающий работе оснований и сооруже­ ний.

влияния удельного давления па величину относительной просадочности грунтов можно видеть, что при увеличе­ нии нагрузки па грунт относительная просадочность воз­ растает. Причем, максимальное значение отмечается при

ся. По данным отдельных авторов максимальное ее зна­ чение наблюдается при давлении 2 и 3 кг/см2 (В. П. Ананьев, И. В. Финаев, А. Кедзи). Наши данные согла­ суются с результатами А. М. Дранникова, В. И. Голубкова, Ю. Ф. Тугаенко, А. А. Мустафаева, А. К. Ларионо­ ва, Н. Я- Денисова и др., отмечающие наибольшее зна­ чение относительной просадочности при 5 кг/см2 (рис. 12).

54

Выполненные нами исследования по уточнению коэф­ фициента «К» с учетом литологического состава грун­ тов рассматриваемой территории, полученных методов

графики зависимости величин относительной просадоч­ ности при нагрузках 0,5; 1,0; 1,5 и 2,0 кг/см2 , приведен­ ных к Snp, определенной при давлении 3 кг/см2 , отдель­

нагрузок применительно к выделенным литологическнгл

56

Полученные значения коэффициента «К» рекомен­ дуются к использованию в исследуемом регионе.

влажности, плотности, содержания глинистых частиц, а также минералогического состава, структурных особен­ ностей, состава цементирующих солей и др. Влияние указанных факторов на просадочность грунтов различно.

ственное значение при определении степени просадоч­ ности грунтов. Один и те же грунты при различной влажности характеризуются различными значениями от­ носительной просадочности.

Рядом исследователей отмечено, что устойчивость лессовых отложений меняется с изменением их природ­ ной (естественной) влажности. В свою очередь естест­ венная влажность грунтов, особенно в верхнем горизон­ те (в зоне аэрации), не остается постоянной. Наблюде­ ния ряда авторов указывают на большие изменения влажности в зоне аэрапии, особенно во время освоения строительных площадок и в дальнейшем при эксплуата­ ции зданий и сооружений. Кроме этого, влажность грун­ тов изменяется и по площади, в зависимости от рельефа, фациальной изменчивости пород, глубины залегания грунтовых вод и др.

В подавляющем большинстве случаев после застрой­ ки территорий влажность грунтов повышается. В этих условиях почти полностью исключается возможность про­ явления просадочности грунта. Но наряду с этим воз­ можны случаи и уменьшения влажности грунта после возведения сооружений, как, например, под дымовыми трубами, трассами теплоцентрали или другими соору­ жениями с тепловыми технологическими процессами, под которыми происходит значительное подсушивание грун­ та. Поэтому в подобных случаях возможно завышение просадки вследствие снижения влажности (подсушива­ ния) грунта и последующего затем его замачивания.

57