No Image

Что такое просадка грунта

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
10 марта 2020

Отличительная особенность просадочных грунтов заключается в их способности в напряженном состоянии от собственного веса или внешней нагрузки от фундамента при повышении влажности — замачивании давать дополнительные осадки, называемые просадками.

К просадочным грунтам относятся лессы, лессовидные супеси, суглинки и глины, некоторые виды покровных суглинков и супесей, а также в отдельных случаях мелкие и пылеватые пески с повышенной структурной прочностью, насыпные глинистые грунты, отходы промышленных производств (колосниковая пыль, зола и т. п.), пепловые отложения и др.

Просадочные и основные их представители — лессовые грунты широко распространены на территории нашей страны и занимают около 15% ее площади в том числе на значительной части (более 80%) территории УССР, Центральной Черноземной зоны, Северного Кавказа, Закавказья, Поволжья, Средней Азии, Казахстана, Восточной и Западной Сибири и др. сложены лессами.

За рубежом значительные площади заняты лессовыми грунтами в СРР, НРБ, ВНР, СФРЮ, Испании, странах Северной Африки, Китае, Иране, Афганистане, странах Южной Америки, США и др.

Просадочность грунтов обуславливается особенностями процесса формирования и существования толщ этих грунтов, в результате чего они находятся в недоуплотненном состоянии. Недоуплотненное состояние лессового грунта может сохраняться на протяжении всего периода существования толщи, если не произойдет повышения влажности и нагрузки. В этом случае может произойти дополнительное уплотнение грунта в нижних слоях под действием его собственного веса. Но так как просадка зависит от величины нагрузки, недоуплотненность толщи лессовых грунтов по отношению к внешней нагрузке, превышающей напряжения от собственного веса грунта, сохранится. Возможность последующего уплотнения лессового грунта, находящегося в недоуплотненном состоянии от внешней нагрузки или собственного веса, при повышении влажности определяется соотношением снижения его прочности при увлажнении и величиной действующей нагрузки.

Недоуплотненность грунтов выражается в их низкой степени плотности, характеризующейся объемной массой скелета в пределах обычно 1,2—1,5 т/м 3 , пористостью 0,6—0,45 и коэффициентом пористости 0,65—1,2. С глубиной степень плотности чаще всего повышается.

Наряду с недоуплотненностью просадочные грунты обычно характеризуются низкой природной влажностью, пылеватым составом, повышенной структурной прочностью. Влажность их в южных засушливых районах обычно составляет всего лишь 0,04—0,12, степень влажности 0,1—0,3, а в районах УССР, Молдавии, Средней полосы, Сибири и др. 0,12—0,20 при степени влажности 0,3—0,6.

Структурная прочность лессовых и др. просадочных грунтов обусловливается в основном цементационным сцеплением. При повышении влажности происходит снижение прочности грунта. Как было установлено Б. В. Дерягиным, тонкие пленки воды могут оказывать расклинивающее действие, которое сказывается одновременно с прониканием воды в толщу грунта. Пленки воды, играя роль смазки, облегчают скольжение частиц и содействуют более плотной их укладке под воздействием давления. Сцепление увлажненного лессового грунта в этом случае будет определяться только влиянием сил молекулярного притяжения, величина которых, как известно, зависит в основном от состава и степени плотности грунта.

Просадка грунта — это сложный физико-химический процесс. Основным его проявлением является уплотнение грунта за счет перемещения и более компактной укладки отдельных частиц и их агрегатов, благодаря чему понижается общая пористость грунта до состояния, соответствующего действующему давлению. В связи с повышением степени плотности грунта после просадки прочностные характеристики его несколько возрастают. При дальнейшем увеличении давления процесс уплотнения лессового грунта в водонасыщенном состоянии продолжается, а вместе с этим увеличивается и его прочность.

Изложенное выше показывает, что необходимыми условиями для проявления просадки грунта являются: а) наличие нагрузки от собственного веса грунта или фундамента, способной при увлажнении преодолевать силы связности грунта; б) достаточное увлажнение, при котором в значительной степени снижается прочность грунта. Под совместным влиянием этих двух факторов и происходит просадка грунта.

Характер протекания деформаций во времени на просадочных грунтах определяется их влажностью. В связи с тем что просадочные грунты обычно находятся в маловлажном состоянии, деформация сжатия их от внешней нагрузки происходит в течение сравнительно короткого времени. Просадка грунта, а в равной степени и осадка в водонасыщенном состоянии, протекают в течение более длительного времени, так как эти процессы связаны с фильтрацией воды через толщу грунта.

При проектировании фундаментов зданий и сооружений необходимо учитывать множество факторов. Особое внимание следует уделять составу и структуре почвы. Некоторые ее виды способны при повышении влажности в напряженном под собственной массой или от внешней нагрузки проседать. Отсюда и название таких грунтов – "просадочные ". Рассмотрим далее их особенности.

Читайте также:  Звукоизоляция для межкомнатных дверей

К рассматриваемой категории относят :

  • Лессовые грунты (суспеси и лессы).
  • Глины и суглинки.
  • Отдельные виды покровных суспесей и суглинков.
  • Насыпные производственные отходы. К ним, в частности, относят золу, колосниковую пыль.
  • Пылевато-глинистые грунты с высокой структурной прочностью.

Специфика

На начальном этапе организации строительства необходимо провести исследование почвенного состава участка для выявления вероятных деформаций. Их возникновение обуславливается особенностями процесса формирования почвы. Слои находятся в недостаточно уплотненном состоянии. В лессовом грунте такое состояние может сохраняться в течение всего времени его существования.

Повышение нагрузки и влажности вызывает, как правило, дополнительное уплотнение в нижних слоях. Однако поскольку деформация будет зависеть от силы внешнего воздействия, недостаточная уплотненность толщи относительно внешнего давления, превышающего напряжения от собственной ее массы, сохранится.

Возможность закрепления слабых грунтов определяется при лабораторных испытаниях по соотношению снижения прочности при увлажнении к показателю действующего давления.

Свойства

Кроме недоуплотненности, для просадочных грунтов характерны низкая естественная влажность, пылеватый состав, высокая структурная прочность.

Насыщение почвы водой в южных районах, как правило, составляет 0,04-0,12. В районах Сибири, средней полосы показатель находится в пределах 0,12-0,20. Степень влажности в первом случае – 0,1-0,3, во втором – 0,3-0,6.

Структурная прочность

Она обуславливается преимущественно цементационным сцеплением. Чем больше влаги поступает в землю, тем ниже прочность.

Результаты исследований показали, что тонкие водяные пленки обладают расклинивающим воздействием на пласты. Они выступают в качестве смазки, облегчают скольжение частиц просадочного грунта. Пленки обеспечивают более плотную укладку слоев под внешним воздействием.

Сцепление насыщенного влагой просадочного грунта определяется влиянием силы молекулярного притяжения. Эта величина зависит от степени плотности и состава земли.

Характеристика процесса

Просадка является сложным физико-химическим процессом. Проявляется она в виде уплотнения грунта вследствие перемещения и более плотной (компактной) укладки частиц и агрегатов. За счет этого снижается общая пористость слоев до состояния, соответствующего уровню действующего давления.

Повышение плотности приводит к некоторому изменению отдельных характеристик. Впоследствии под воздействием давления уплотнение продолжается, соответственно, продолжает повышаться и прочность.

Условия

Для возникновения просадки необходимы:

  • Нагрузка от фундамента или собственной массы, которая при увлажнении будет преодолевать силы сцепления частиц.
  • Достаточный уровень влажности. Он способствует снижению прочности.

Эти факторы должны воздействовать совместно.

Влажность определяет продолжительность деформации просадочных грунтов . Как правило, она происходит в течение относительно короткого времени. Это обусловлено нахождением земли преимущественно в маловлажном состоянии.

Деформация в водонасыщенном состоянии продолжается дольше, поскольку происходит фильтрация воды сквозь толщу почвы.

Методы определения плотности грунта

Относительную просадочность определяют по образцам ненарушенной структуры. Для этого используется компрессионный прибор – плотномер для грунта . При исследовании применяются следующие методы:

  • Одной кривой с анализом одного образца и его замачиванием на конечной ступени действующей нагрузки. С помощью этого метода можно определить сжимаемость почвы при заданной или естественной влажности, а также относительную склонность к деформации при определенном давлении.
  • Двух кривых с испытанием 2 образцов с равной степенью плотности. Один исследуется при природной влажности, второй – в насыщенном состоянии. Данный метод позволяет определить сжимаемость при полном и природном увлажнении, относительную склонность к деформации при изменении нагрузки от нулевой до конечной.
  • Комбинированный. Этот метод является модифицированным сочетанием двух предыдущих. Испытание проводится на одном образце. Его сначала исследуют в естественном состоянии до показателя давления в 0,1 Мпа. Использование комбинированного метода позволяет проанализировать те же свойства, что и метод 2 кривых.

Важные моменты

В ходе испытаний в плотномерах для грунта при использовании любого из вышеуказанных вариантов необходимо учесть, что результаты исследований отличаются значительной вариативностью. В этой связи некоторые показатели даже при испытании одного образца могут отличаться в 1,5-3, а в ряде случаев и в 5 раз.

Такие существенные колебания связаны с небольшим размером проб, неоднородностью материала из-за карбонатных и прочих включений либо наличием больших пор. Значение для результатов имеют и неизбежные ошибки при исследовании.

Факторы влияния

В ходе многочисленных исследований установлено, что показатель склонности почвы к проседанию зависит преимущественно от:

  • Давления.
  • Степени плотности почвы при природном увлажнении.
  • Состава просадочного грунта .
  • Уровня повышения влажности.
Читайте также:  Тесто для пирога на кефире без дрожжей

Зависимость от нагрузки отражается на кривой, по которой при повышении показателя величина относительной склонности к изменениям сначала тоже достигает своего максимального значения. При последующем усилении давления она начинает приближаться к нулевой отметке.

Как правило, для лессовидных супесей, лессов, суглинков давление составляет 0,2-0,5 Мпа, а для лессовидных глин – 0,4-0,6 Мпа.

Зависимость вызвана тем, что в процессе нагрузки просадочного грунта при природном насыщении на определенном уровне начинается разрушение структуры. При этом отмечается резкое сжатие без изменения водонасыщенности. Деформация по ходу усиления давления будет продолжаться, пока слой не достигнет предельно плотного своего состояния.

Зависимость от состава почвы

Она выражается в том, что при повышении числа пластичности показатель относительной склонности к деформации снижается. Проще говоря, большая степень изменчивости структуры характерна для суспесей, меньшая – для глины. Естественно, для выполнения этого правила прочие условия должны быть равными.

Начальное давление

При проектировании фундаментов зданий и сооружений осуществляется расчет нагрузки конструкций на грунт. При этом определяется начальное (минимальное) давление, при котором начинается деформация при полном насыщении водой. Оно нарушает естественную структурную прочность почвы. Это приводит к тому, что процесс нормального уплотнения нарушается. Эти изменения, в свою очередь, сопровождаются перестройкой структуры и интенсивным уплотнением.

Учитывая вышесказанное, представляется, что на этапе проектирования при организации строительства величину начального давления следует принимать близкой к нулю. Однако на практике это не так. Указанный параметр следует использовать такой, при котором толща считается по общим правилам непросадочной.

Назначение показателя

Начальное давление используется при разработке проектов фундаментов на просадочных грунтах для определения:

  • Расчетной нагрузки, при которой изменений не будет.
  • Размера зоны, в границах которой будет происходить уплотнение от массы фундамента.
  • Требуемой глубины деформации почвы или толщины почвенной подушки, полностью исключающих деформации.
  • Глубины, от которой начинаются изменения от массы грунта.

Начальная влажность

Ею называют показатель, при котором грунты в напряженном состоянии начинают проседать. За нормальное значение при определении начальной влажности принимается относительная величина, составляющая 0,01.

Метод определения параметра базируется на компрессионных лабораторных испытаниях. Для исследования необходимо 4-6 образцов. Используется метод двух кривых.

Один образец испытывают при естественной влажности с загрузкой до максимального давления отдельными ступенями. При нем грунт замачивается до стабилизации просадки.

Второй образец сначала насыщают водой, а затем при непрерывном замачивании загружают до предельного давления теми же ступенями.

Увлажнение остальных образцов осуществляется до показателей, которые разделяют предел влажности от начального до полного водонасыщения на относительно равные промежутки. Затем их исследуют в компрессионных приборах.

Повышение достигается за счет заливки в образцы расчетного объема воды с дальнейшим выдерживанием на протяжении 1-3 суток до стабилизации уровня насыщения.

Деформационные характеристики

В качестве них выступают коэффициенты сжимаемости и ее изменчивости, модуль деформации, относительное сжатие.

Модуль деформации используют для расчета вероятных показателей осадок фундамента и их неравномерности. Как правило, его определяют в полевых условиях. Для этого образцы почвы испытывают статическими нагрузками. На значение модуля деформации влияют влажность, уровень плотности, структурная связность и прочность грунта.

При повышении массы почвы этот показатель повышается, при большем насыщении водой снижается.

Коэффициент изменчивости сжимаемости

Он определяется как отношение способности к сжатию при установившейся или естественной влажности и характеристик грунта в водонасыщенном состоянии.

Сопоставление коэффициентов, полученных при полевых и лабораторных исследованиях, показывает, что различие между ними несущественное. Оно находится в пределах 0,65-2 раза. Следовательно, для применения на практике достаточно определить показатели в лабораторных условиях.

Коэффициент изменчивости зависит преимущественно от давления, влажности, уровня ее повышения. При повышении давления показатель увеличивается, при увеличении естественной влажности – снижается. При полном насыщении водой коэффициент приближается к 1.

Прочностные характеристики

Ими являются угол внутреннего трения и удельное сцепление. Они зависят от структурной прочности, уровня насыщенности водой и (в меньшей степени) от плотности. При повышении влажности сцепление уменьшается в 2-10 раз, а угол – в 1,05-1,2. При увеличении структурной прочности сцепление усиливается.

Типы просадочных грунтов

Всего их существует 2:

  1. Просадка происходит преимущественно в пределах деформируемой зоны основания под действием нагрузки фундамента или иного внешнего фактора. При этом деформация от своего веса почти отсутствует или составляет не более 5 см.
  2. Возможна просадка почвы от своей массы. Она происходит преимущественно в нижнем слое толщи и превышает 5 см. Под действием внешней нагрузки может возникнуть просадка и в верхней части в границах деформируемой зоны.
Читайте также:  Электронный балласт для люминесцентных ламп 4х18 схема

Тип просадки используется при оценке условий строительства, разработке противопросадочных мероприятий, проектировании оснований, фундамента, самого здания.

Дополнительная информация

Просадка может возникнуть на любом этапе возведения или эксплуатации сооружения. Проявиться она может после повышения начальной просадочной влажности.

При аварийном замачивании грунт проседает в границах деформируемой зоны достаточно быстро – в пределах 1-5 см/сут. После прекращения поступления влаги спустя несколько суток просадка стабилизируется.

Если первичное замачивание имело место в границах части зоны деформации, при каждом последующем водонасыщении будет происходить просадка до полного увлажнения всей зоны. Соответственно, она будет увеличиваться при повышении нагрузки на почву.

При интенсивном и непрерывном замачивании просадка грунта зависит от продвижения вниз слоя увлажнения и формирования водонасыщенной зоны. В таком случае просадка начнется, как только фронт увлажнения достигнет глубины, на которой грунт проседает от собственного веса.

Наверняка многим приходилось замечать, что уложенная тротуарная плитка местами опустилась, образуя характерные ямы в покрытии. Схожее с этим явление можно увидеть на фундаментах или стенах недавно построенных зданий. Оно проявляется в виде трещин. Причина в обоих случаях одна – проседание грунта.

Что такое проседание грунта

Проседание грунта иногда путают с осадкой. Между тем, это совершенно разные явления. Осадка заключается в вертикальном смещении грунта, происходящем в результате его уплотнения под действием нагрузки. Проседание почвы ‒ ее способность уменьшаться в объеме под собственным весом при смачивании. Сходные процессы могут происходить при оттаивании мерзлого грунта, а также сейсмическом или вибрационном воздействии на него.

Виды просадочных грунтов

Существует несколько видов грунтов, склонных к проседанию:

Такими же свойствами обладают пепловые отложения и промышленные отходы (например, колосниковая пыль).

Отдельно следует отметить насыпные грунты, которые образуются при планировке сложного рельефа или засыпке котлованов и оврагов. Они имеют неоднородный состав и неравномерно сжимаются под действием собственного веса или нагрузок. Суммарное проседание различных видов грунта может варьироваться от нескольких сантиметров до 2 м.

Причины проседания

Проседание грунта может происходить по разным причинам:

  • Для мерзлой почвы характерны термические просадки, возникающие при повышении температуры. Такие процессы происходят в многолетнемерзлых горных породах.
  • Лессы и лессовидные грунты уменьшаются в объеме при замачивании. Причина кроется в недоуплотненном состоянии почвы. Она представляет собой пористую массу, частицы которой скреплены мельчайшими кристаллами соли. Прочность их связи резко уменьшается при повышении влажности, а поры способствуют легкому распространению воды в породе. Соль быстро растворяется и структура грунта рушится. В результате этого процесса образуются просадки. Такие почвы характерны для степных или полупустынных районов.
  • Еще одной причиной являются динамические воздействия на грунт, они приводят к вибрационным просадкам.

Как предотвратить проседание грунта

Существует несколько способов предотвращения проседания грунта. Самым простым является его уплотнение с помощью различных транспортных средств, электрических или механических трамбовок, тяжелых катков или посредством вибрирования. Еще один метод – устройство подушки из грунта, не поддающегося проседанию.

При строительстве фундаментов эффективно проявила себя установка буронабивных свай по периметру или заглубление основания ниже уровня просадочной почвы. Иногда грунты искусственно замачиваются до начала строительных работ.

Для слабых и особо слабых почв хорошим выходом является их укрепление. Плывуны, мелкие и пылеватые пески подвергаются силикатизации. Для этого используются одно- или двухрастворные составы. Оба изготавливаются на основе жидкого стекла, но первый содержит еще алюминат натрия, а второй – хлористый кальций. Для укрепления грунта растворы под давлением нагнетаются в почву и после застывания надежно фиксируют ее в радиусе до 1 м. Процесс можно ускорить, пропуская через инъекторы постоянный ток. В таком случае он называется электросиликатизацией.

Схожим образом выполняется цементация почвы. Она применяется для песчаных или глинистых грунтов. Под давлением закачивается смесь цемента и воды.

Для применения этих методов требуются специальные знания и техника, поэтому логичнее такие процедуры доверить хорошо зарекомендовавшим себя специалистам.

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев