Просадні грунти: типи і характеристики. Метод визначення щільності ґрунту

при проектуванні фундаментів будівель і споруд необхідно враховувати безліч чинників. Особливу увагу слід приділяти складу та структури грунту. Деякі її види здатні при підвищенні вологості в напруженому під власною масою або від зовнішнього навантаження просідати. Звідси і назва таких грунтів - "просідають". Розглянемо далі їх особливості.

види

До даної категорії відносять:

• лесові грунти (суспесі і лесси).
• Глини і суглинки.
• Окремі види покривних суспесей і суглинків.
• Насипні виробничі відходи. До них, зокрема, відносять золу, колосниковую пил.
• Пилувато-глинисті грунти з високою структурною міцністю.

специфіка

На початковому етапі організації будівництва необхідно провести дослідження грунтового складу ділянки для виявлення ймовірних деформацій. їх виникнення обумовлюється особливостями процесуформування ґрунту. Шари знаходяться в недостатньо ущільненому стані. У лесових грунтів такий стан може зберігатися протягом всього часу його існування.

Підвищення навантаження і вологості викликає, якправило, додаткове ущільнення в нижніх шарах. Однак оскільки деформація буде залежати від сили зовнішнього впливу, недостатня твердість товщі щодо зовнішнього тиску, що перевищує напруги від власної її маси, збережеться.

Можливість закріплення слабких грунтів визначається при лабораторних випробуваннях по співвідношенню зниження міцності при зволоженні до показника чинного тиску.

властивості

Крім недоуплотненія, для просадних грунтів характерні низька природна вологість, пилуватий склад, висока структурна міцність.

Насичення грунту водою в південних районах, якправило, становить 0,04-0,12. У районах Сибіру, ​​середньої смуги показник знаходиться в межах 0,12-0,20. Ступінь вологості в першому випадку - 0,1-0,3, в другому - 0,3-0,6.

структурна міцність

Вона обумовлюється переважно цементаційна зчепленням. Чим більше вологи надходить в землю, тим нижче міцність.

Результати досліджень показали, що тонківодяні плівки мають розклинюючим впливом на пласти. Вони виступають в якості мастила, полегшують ковзання частинок просадного грунту. Плівки забезпечують більш щільне укладання шарів під зовнішнім впливом.

Зчеплення насиченого вологою просадного грунту визначається впливом сили молекулярного тяжіння. Ця величина залежить від ступеня щільності і складу землі.

характеристика процесу

Просадка є складним фізико-хімічнимпроцесом. Проявляється вона у вигляді ущільнення грунту внаслідок переміщення і більш щільною (компактної) укладання частинок і агрегатів. За рахунок цього знижується загальна пористість шарів до стану, що відповідає рівню чинного тиску.

Підвищення щільності призводить до деякої зміни окремих характеристик. Згодом під впливом тиску ущільнення триває, відповідно, продовжує підвищуватися і міцність.

умови

Для виникнення просадки необхідні:

• Навантаження від фундаменту або власної маси, яка при зволоженні буде долати сили зчеплення частинок.
• Достатній рівень вологості. Він сприяє зниженню міцності.

Ці фактори повинні впливати спільно.

Вологість визначає тривалість деформації просадних грунтів. Як правило, вона відбувається протягом відносно короткого часу. Це обумовлено знаходженням землі переважно в маловлажних стані.

Деформація в водонасиченому стані триває довше, оскільки відбувається фільтрація води крізь товщу грунту.

Методи визначення щільності ґрунту

Відносне просідання визначають за зразками непорушеною структури. Для цього використовується компресійний прилад - плотномер для грунту. При дослідженні застосовуються такі методи:

• Однією кривої з аналізом одного зразка і йогозамочуванням на кінцевому ступені діючого навантаження. За допомогою цього методу можна визначити стисливість ґрунту при заданій або природної вологості, а також відносну схильність до деформації при певному тиску.
• Двох кривих з випробуванням 2 зразків з рівноюступенем щільності. Один досліджується при природній вологості, другий - в насиченому стані. Даний метод дозволяє визначити стисливість при повному і природному зволоженні, відносну схильність до деформації при зміні навантаження від нульової до кінцевої.
• Комбінований. Цей метод є модифікованим поєднанням двох попередніх. Випробування проводиться на одному зразку. Його спочатку досліджують в природному стані до показника тиску в 0,1 МПа. Використання комбінованого методу дозволяє проаналізувати ті ж властивості, що й метод 2 кривих.

важливі моменти

В ході випробувань в густиномірами для грунту при використанні будь-якого з вищевказанихваріантів необхідно врахувати, що результати досліджень відрізняються значною варіативністю. У зв'язку з цим деякі показники навіть при випробуванні одного зразка можуть відрізнятися в 1,5-3, а в ряді випадків і в 5 разів.

Такі суттєві коливання пов'язані з невеликимрозміром проб, неоднорідністю матеріалу через карбонатних і інших включень або наявністю великих пір. Значення для результатів мають і неминучі помилки при дослідженні.

фактори впливу

В ході численних досліджень встановлено, що показник схильності ґрунту до просідання залежить переважно від:

• Тиску.
• Ступеня щільності ґрунту при природному зволоженні.
• складу просадного грунту.
• Рівня підвищення вологості.

Залежність від навантаження відбивається на кривій, поякої при підвищенні показника величина відносної схильності до змін спочатку теж досягає свого максимального значення. При подальшому посиленні тиску вона починає наближатися до нульової позначки.

Як правило, для лесовидних супісків, лессов, суглинків тиск становить 0,2-0,5 МПа, а для лесовидних глин - 0,4-0,6 МПа.

Залежність викликана тим, що в процесі навантаженняпросадного грунту при природному насиченні на певному рівні починається руйнування структури. При цьому відзначається різке стиснення без зміни водонасиченому. Деформація по ходу посилення тиску триватиме, поки шар не досягне гранично щільного свого стану.

Залежність від складу грунту

Вона виражається в тому, що при підвищенні числапластичності показник відносної схильності до деформації знижується. Простіше кажучи, велика ступінь мінливості структури характерна для суспесей, менша - для глини. Природно, для виконання цього правила інші умови повинні бути рівними.

Початковий тиск

при проектуванні фундаментів будівель і споруд здійснюється розрахунок навантаження конструкцій нагрунт. При цьому визначається початкова (мінімальний) тиск, при якому починається деформація при повному насиченні водою. Воно порушує природну структурну міцність ґрунту. Це призводить до того, що процес нормального ущільнення порушується. Ці зміни, в свою чергу, супроводжуються перебудовою структури і інтенсивним ущільненням.

З огляду на вищесказане, представляється, що наетапі проектування при організації будівництва величину початкового тиску слід приймати близькою до нуля. Однак на практиці це не так. Зазначений параметр слід використовувати такий, при якому товща вважається за загальними правилами непросадних.

призначення показника

Початковий тиск використовується при розробці проектів фундаментів на просадних грунтах для визначення:

• Розрахункового навантаження, при якій змін не буде.
• Розміру зони, в межах якої відбуватиметься ущільнення від маси фундаменту.
• Необхідної глибини деформації грунту або товщини грунтової подушки, повністю виключають деформації.
• Глибини, від якої починаються зміни від маси грунту.

Початкова вологість

Нею називають показник, при якому грунти в напруженому стані починають просідати. За нормальне значення при визначенні початкової вологості приймається відносна величина, яка становить 0,01.

Метод визначення параметра базується на компресійних лабораторних випробуваннях. Для дослідження необхідно 4-6 зразків. Використовується метод двох кривих.

Один зразок випробовують при природній вологості із завантаженням до максимального тиску окремими ступенями. При ньому грунт замочується до стабілізації осідання.

Другий зразок спочатку насичують водою, а потім при безперервному замочуванні завантажують до граничного тиску тими ж ступенями.

Зволоження інших зразків здійснюється допоказників, які поділяють межа вологості від початкового до повного водонасичення на відносно рівні проміжки. Потім їх досліджують в компресійних приладах.

Підвищення досягається за рахунок заливки в зразки розрахункового обсягу води з подальшим витримуванням протягом 1-3 діб до стабілізації рівня насичення.

деформаційні характеристики

Як них виступають коефіцієнти стисливості і її мінливості, модуль деформації, відносне стиснення.

Модуль деформації використовують для розрахункуймовірних показників осад фундаменту і їх нерівномірності. Як правило, його визначають в польових умовах. Для цього зразки грунту відчувають статичними навантаженнями. На значення модуля деформації впливають вологість, рівень щільності, структурна зв'язність і міцність грунту.

При підвищенні маси грунту цей показник підвищується, при більшому насиченні водою знижується.

Коефіцієнт мінливості стисливості

Він визначається як відношення здатності до стиснення при сталій або природної вологості і характеристик грунту в насиченому стані.

Зіставлення коефіцієнтів, отриманих припольових і лабораторних дослідженнях, показує, що відмінність між ними несуттєве. Воно знаходиться в межах 0,65-2 рази. Отже, для застосування на практиці досить визначити показники в лабораторних умовах.

Коефіцієнт мінливості залежить переважновід тиску, вологості, рівня її підвищення. При підвищенні тиску показник збільшується, при збільшенні природної вологості - знижується. При повному насиченні водою коефіцієнт наближається до 1.

характеристики міцності

Ними є кут внутрішнього тертя і питомезчеплення. Вони залежать від структурної міцності, рівня насиченості водою і (меншою мірою) від щільності. При підвищенні вологості зчеплення зменшується в 2-10 разів, а кут - в 1,05-1,2. При збільшенні структурної міцності зчеплення посилюється.

Типи просідаючих грунтів

Всього їх існує 2:

1. Просадка відбувається переважно в межахдеформованої зони основи під дією навантаження фундаменту чи іншого зовнішнього фактора. При цьому деформація від своєї ваги майже відсутня або не перевищує 5 см.
2. Можлива просадка ґрунту від своєї маси. Вона відбувається переважно в нижньому шарі товщі і перевищує 5 см. Під дією зовнішнього навантаження може виникнути просадка і в верхній частині в межах деформованої зони.

Тип просадки використовується при оцінці умов будівництва, розробці протівопросадочних заходів, проектуванні підстав, фундаменту, самої будівлі.

додаткова інформація

Просадка може виникнути на будь-якому етапі зведення або експлуатації споруди. Проявитися вона може після підвищення початкової просідаючої вологості.

При аварійному замочуванні грунт просідає в межах деформованої зони досить швидко - в межах 1-5 см / добу. Після припинення надходження вологи через кілька діб просадка стабілізується.

Якщо первинне замочування мало місце в межахчастини зони деформації, при кожному наступному водонасиченні відбуватиметься просадка до повного зволоження всієї зони. Відповідно, вона буде збільшуватися при підвищенні навантаження на грунт.

При інтенсивному і безперервному замочуванніпросадка ґрунту залежить від просування вниз шару зволоження і формування водонасиченому зони. В такому випадку просадка почнеться, як тільки фронт зволоження досягне глибини, на якій грунт просідає від власної ваги.