Определение глубины промерзания и возможности развития морозного пучения.
Пучинистыми называют грунты, которые при промерзании в условиях естественного залегания способны увеличиваться с объеме.
Потенциально пучинистыми являются дисперсные минеральные грунты, содержащие пылеватую и глинистую фракции. Эта потенциальная способность имеет место, если есть постоянный подток воды к промерзающему слою.
Для оценки пучинистости грунта по ГОСТ 25100-95 «Грунты» используются показатели гранулометрического состава и косвенная характеристика влажности определяемая для глинистых грунтов через показатель текучести IL , а для песчаных через коэффициент водонасыщение Sr.
τf- удельная касательная сила морозного пучения,
Р - удельная нормальная сила пучения.
В пучинистых грунтах на подземные конструкции могут действовать силы морозного пучениянормальные и касательные. Действие этих сил изменяет высотно-плановое положение трубопровода.
Численные показатели Ip и Sr примем из таблицы «Показатели свойств и состояния грунтов (скважины № 37, 39, 41, 43, 47)», недостающие значения определим по гост 25100-95 «Грунты».
Оценим пучинистость грунта, используя показатели гранулометрического состава:
Пучинистоть грунтов
б
Глубина залегания трубопровода h = 1,8 м
Трасса трубопровода проходит по нескольким участкам с различными грунтами, разобьём трассу на участки 1-2, 2-3, 3-4, определим для этих участков показатели IL и Sr.
Участок 1-2. Грунт на участке оценим по скважине № 37 песок средней крупности с Sr=0,78, согласно табл. «Пучинистоть грунтов» Sf примем равным 0,032, грунт слабо пучинистый.
Участок 2-3. Грунт на участке оценим по скважине № 43, супесь пылеватая, IL = 0,42, εf примем равным 0,045, средне пучинистый.
Участок 3-4. Грунт на участке оценим по скважине № 45, торф, грунт не пучинистый.
hf(1-2) = 0,032*(1,45-1,8) = 0,011 м
hf(2-3) = 0,045*(1,45-1,8) = 0,016 м
Из расчетов видно, что величина пучения грунтов на различных участках различается незначительно, на границах разделов грунтов 1-2, 2-3 перепад достигает 5 см, что не исключает вероятность изгиба трубопровода на границе разделов.
Для расширения представления об инженерно-геологических условиях на трассе построим карту срез (рис. 4) на глубине 1,8 м (глубина заложения трубопровода). На карте условными знаками показаны участки распространения грунтов различного состава, их пучинистость и коррозионные свойства.
Оценка возможности развития суффозионного процесса
Суффозионный процесс (вынос) связан с нисходящим потоком подземных вод в толще неоднородного грунта или на контакте различных по водопроницаемости грунтов. Определим возможность развития суффозии по графику Истоминой B.C. (рис. 5).
Координаты точек, наносимых на график определяют:
- Си - по данным кривой гранулометрического состава;
- i - по формуле i =S/0.33R, где S = 0.6 м, (величина водопонижения в условиях принудительной водооткачки); 0,33 - коэффициент, ограничивающий значимый путь фильтрации областью, прилегающий к стенке траншеи.
В зависимости от того, в какую область графика (разрушающих или неразрушающих градиентов) попадает точка, делают вывод о возможности суффозионного выноса. Последствиями суффозионного выноса могут быть обрушение стенок траншеи, оседание поверхности земли над трубопроводом и вблизи колодцев за счет выноса тонких фракций грунта и его разуплотнения; изменение свойств песков, используемых для обратной засыпки траншей, что может привести к изменению степени пучинистости грунта, выхода из строя дренажной системы.