геология СТРОИТЕЛИ заочное / Теоретический материал / Грунты / органические и засоленные грунты

Органоминеральные грунты

К органоминеральным грунтам относятся илы, сапропели и заторфованные.

Органоминеральные грунты представляют собой своеобразные оса­дочные образования, которые часто занимают большие, но локальные площади. Своим происхождением они обязаны водной среде и распо­лагаются в речных долинах, на низких берегах морей, озер, водохра­нилищ, в пониженных частях рельефа, на территориях с высоким положением уровней грунтовых вод, например, в тундре. Органоми­неральные грунты наиболее типичны для территорий, где развиты болота.

Все органоминеральные грунты высокопористы и водонасыщены. В их составе: 1) песчано-пылевато-глинистые частицы; 2) органический минерал; 3) воды, которые присутствуют обязательно и в большом количестве. Во многих этих грунтах воды бывает больше, чем мине­ральной и органической частей. Органический минерал содержится в следующих количествах: илы — в основном гумус и в количестве не менее 10 %; сапропели —до 30 % гумуса с примесью растительных остатков; заторфованные грунты —до 50 % раститель­ных остатков с примесью гумуса. Оценка органоминеральных грунтов производится по следующим характеристикам:

• природная влажность W;

• плотность грунта и частиц;

• содержание органических веществ;

• полная влагоемкость W_n.

• коэффициент Кф;

• модуль деформации Е.

Ил — водонасыщенный современный (или древний) осадок дна водоемов в виде песчано-пылевато-глинистых масс с органическим перегноем (гумусом). Окраска черная, масса рыхлая, количество воды превышает содержание минеральной части (за исключением древнего ила). Ил следует считать начальной стадией формирования глинистой осадочной породы. Мощность слоев илов колеблется от сантиметров до нескольких метров. Модуль деформации Е колеблется от 0,1 до 2 МПа. Коэффициент пористости для илов супесчаного состава со­ставляет 0,8—1,2; суглинистого 0,9—1,6 и глинистого 1,2—2. Илы практически не держат нагрузки, под нагрузкой легко выдавливаются, при динамическом воздействии переходят в разжиженное состояние. Небольшую нагрузку выдерживают лишь древние илы, особенно если они перекрыты какой-либо толщей глинистых отложений.

Сапропели — это рыхлые водонасыщенные песчано-пылевато-гли­нистые отложения, содержащие органический материал.

Заторфованные грунты — это песчано-пылевато-глинистые водона-сыщенные грунты, но с большим содержанием органических веществ (до 50 %) в виде остатков корней растений с примесью гумуса.

Органические грунты. Все эти грунты состоят в основном из орга­нического материала. Типичным представителем этих грунтов является торф, сложенный из неполно разложившихся болотных растений. Окраска чаше всего темно-коричневая. В торфах всегда имеется при­месь песка, пылеватых и глинистых частиц. Растения создают волок­нистый каркас, что является его структурой. Большинство торфов сформировалось в древние времена и на сегодня между собой разли­чаются по степени разложения растительных остатков и геологическо­му строению.

Все органоминеральные и органические грунты содержат воду, которая обладает агрессивными свойствами по отношению к строи­тельным материалам. В связи с непрерывным гниением растительных остатков их свойства очень изменчивы во времени. Модуль деформа­ции Е обычно меньше 5 МПа. Лучше всего нагрузки держат древние, более плотные торфы.

Строительство зданий и сооружений на органоминеральных и органических грунтах представляет собой сложную задачу, поэтому осуществляется по специальным нормативам.

В каждом случае используются разные мероприятия по предотвра­щению возможных деформаций оснований и повышению их несущей способности: 1) для илов и сапропелей; 2) для торфов и заторфованных грунтов.

Засоленные грунты

К засоленным грунтам относятся дисперсные грунты, содержащие значительное количество водорастворимых солей. В литологическом отношении это могут быть пески, супеси, суглинки, глины и в неко­торых случаях даже крупнообломочные грунты. Засоленные грунты типичны для поверхности земли и свойственны районам с засушливым климатом. Появление солей в грунтах связано со многими причинами:

• жаркий климат, при котором испарение преобладает над количеством выпадающих атмосферных осадков;

• бессточный для воды рельеф местности;

• подтопление территорий грунтовыми водами, вызванное непра­вильной эксплуатацией человеком оросительных систем;

• попадание определенной части водорастворимых солей в грунты при их формировании.

Соли в грунтах присутствуют в различных формах:

• в виде отдельных крупных кристаллов;

• в виде мелких рассеянных кристаллов по всей массе грунта;

• в форме больших скоплений (друз), разбросанных по всему массиву фунта,

В грунтах обычно присутствуют все эти формы солей, но в силу каких-то причин одна из них занимает основное место.

Среди водорастворимых солей в грунтах находятся легко- и сред-нерастворимые соли. К легкорастворимым относятся: хлориды (типа минерала галита) и кислые соли угольной кислоты; к среднерастворимым — сульфаты (типа гипса). Карбонаты (типа кальцита) тоже рас­творяются в воде, но к числу водорастворимых можно относить с известной условностью. Их растворение происходит длительное время и при наличии в воде агрессивной углекислоты.

Количество солей, оказывающих влияние на изменение свойств, в различных грунтах неодинаково и колеблется от 0,3 до 5 % и больше (к весу грунта). Вот некоторые примеры грунтов, которые считаются засоленными при следующем количестве солей: пески —0,5 % и более; пылевато-глинистые грунты — 5 % и более; крупнообломочные грунты г—2 % и более.

К основным типам засоленных глинистых грунтов относятся со­лончаки, солонцы и такыры. Солончаки формируются в долинах рек, соленых озерах, лиманах и содержат серно-кислые соли натрия, хлориды кальция и магния. Солонцы располагаются на высоких участках рельефа местности и содержат карбонаты натрия (соду), сульфаты натрия и гипс. Такыры — большие равнинные площади, покрытые глинистыми грунтами твердой консистенции и разбитые сетью трещин усадки. Такыры содержат гипс, карбонаты и небольшое количество легкора­створимых солей. Количество солей и их состав в грунтах определяются химическими лабораторными анализами.

В природных условиях, например, при неправильном орошении сельскохозяйственных полей, нередко происходит «засоление» почв и фунтов. В районах строительства на территориях, где эксплуатируются здания и сооружения с большим водообменном, обычно наблюдается обратный процесс — «рассоление».

Водорастворимые соли в определенной мере упрочняют фунты, так как являются их цементирующей составляющей, но фунтовые основания зданий и сооружений никогда не остаются сухими. В период эксплуатации основания объектов, как правило, обводняются, возни­кает постоянная фильтрация воды. Все это приводит к растворению солей, рассолению фунтов оснований, т. е. к выщелачиванию солей. В отличие от механической суффозии это чисто химический процесс. При растворении солей изменяются свойства оснований и, в первую очередь, их физико-механические: прочностные и деформационные показатели, а также пластичность, пористость, гранулометрический состав. Вначале вымываются легкорастворимые соли, после этого, в результате уже длительной фильтрации воды, выносятся средне- и даже труднорастворимые соли. Растворение и вынос гипса из суглинков, супесей, песков и крупнообломочных фунтов может происходить в сроки, соизмеримые с периодом эксплуатации зданий и сооружений.

Строительство на засоленных фунтах имеет свои трудности и осуществляется по своим нормам и правилам. При возведении объектов используются различные приемы строительства:

• прорезка фундаментами зданий слоя засоленного фунта;

• водозащита оснований от проникновения в них атмосферных и технических вод;

• прекращение фильтрации подземной воды устройством дренажей и непроницаемых завес;

• отсыпка на засоленный фунт без солевых фунтовых подушек из песка или суглинков;

• предпостроечное рассоление и уплотнение грунтового основания;

• искусственное закрепление засоленного массива фунта методами технической мелиорации (кроме крупнообломочных фунтов, облада­ющих высокой фильтрационной способностью).

Выбор того или иного приема зависит от геологического строения и гидрогеологии строительной площадки, типа и вида фунтов основа­ний, характера засоления, конструкций объекта и технических возможностей строительной организации.