Belgorod, Russian Federation
VAC 05.17.00 Химическая технология
VAC 05.23.00 Строительство и архитектура
UDK 69 Строительство. Строительные материалы. Строительно-монтажные работы
The article describes the types of deformation of loess soils. influence of various factors on the drawdown of soils, as well as the influence of salts on physico-mechanical properties of loess soils. Based on experimental and theoretical research is mapping the initial pressure prosadočnogo values defined for existing methods of 10–40 % higher values compared to the laboratory.
drawdown, deformation, lessovyj ground, pressure stamp
В связи с расширением городов зачастую возникает потребность в строительстве сооружений на ранее не благоприятных грунтах. Такими грунтами являются лессовые грунты. В связи с этим возникает потребность в более тщательном их изучении.
Деформации лессов в общем случае подразделяются на осадку, просадку и послепросадочные деформации. В России, Украине и Туркменистане наиболее распространены слабо и среднепросадочные толщи грунтов. Для них просадки растягиваются на продолжительное время. У сильнопросадочных толщ (захватывающие незначительные территории) процесс просадки протекает сравнительно быстро. Если для всей (территории) просадочной толщи просадки от собственного веса грунта – S
15 см – то их характеризуют как слабопросадочные; если 15 < S
<
> 50см – сильнопросадочные.
При определении осадки использовался метод послойного суммирования [10].
Просадкой называется уплотнение лессового грунта при совместном воздействии нагрузки и увлажнения. Просадки проявляются, как отмечалось рядом авторов[1, 2, 3, 6, 7, 8, 9], при нагрузке, превышающей начальное просадочное давление – Рст Рпр (учитываются только те послойные деформации, где
0,01).
За начальное просадочное давление Рпр принималось давление соответствующее:
- при лабораторных испытаниях грунтов в компрессионных приборах;
- давлению, при котором относительная просадочность δпр = 0,01;
- при полевых испытаниях штампами предварительно замоченных грунтов – давлению, равному пределу пропорциональной зависимости по графику «нагрузка осадка»;
- при замачивании грунтов в опытных котлованах – природному давлению на глубине, начиная с которой наблюдается просадка грунта от собственного веса грунта.
Испытание грунтов в лабораторных условиях для определения начального просадочного давления выполнялись методом двух кривых или комбинированным, при испытаниях штампами устанавливались два штампа на расстоянии 3- в водонасыщенном состоянии и при естественной влажности равняется:
(1)
где – средняя величина относительной просадочности; hдеф.– деформируемая зона под штампом; mф – коэффициент условий работы, принимаемый равным mф = 0,5.
Сопоставление величин начального просадочного давления, определенных по рекомендуемым выше методикам, показали, что полевые испытания обычно дают на 10-40 % большие значения по сравнению с лабораторными.
Выполненные исследования рядом авторов [2, 3, 5, 6, 9] показали, что для различных районов СНГ величина начального просадочного давления лессовых просадочных грунтов изменяется от 0,03 до 0,3 МПа. Для лессовых грунтов России и Украины оно равняется чаще 0,08÷0,12 МПа, а просадка от собственного веса начинается с глубины 8–
Для отдельных предгорных районов Средней Азии и Кавказа начальное просадочное давление 0,02÷0,06 МПа, т.е. просадка от собственного веса происходит с глубины 1,2÷3,5 м.
Начальное просадочное давление, на основании выполненных исследований, зависит в основном от степени плотности и влажности грунтов. С увеличением плотности сухого скелета грунта и степени влажности грунта начальное просадочное давление возрастает. Это давление широко используется при проектировании: при назначении давления на просадочный грунт; определении величины деформируемой зоны, т.е. зоны, в пределах которой происходит просадка грунта от нагрузки фундаментов; назначении необходимой глубины уплотнения просадочных грунтов или толщину грунтовой подушки, полностью устраняющих просадку от нагрузки фундаментов; определение глубины, начиная с которой происходит просадка грунта от собственного веса на площадках со II типом грунтовых условий, и расчета возможных величин просадок от фундаментов и грунтов от их собственного веса.
Относительная просадочность определялась по формуле:
, (2)
где – высота образца грунта природной влажности, обжатого без возможности бокового расширения давлением P, равным давлению, действующему на глубине от собственного веса грунта и нагрузки от фундамента или только от веса грунта, в зависимости от вида рассматриваемых деформаций (SSе)δρω или (SSе,q)δρδω, hпр – высота того же образца после замачивания его до полного водонасыщения при сохранении давления P; h0 – высота того же образца природной влажности, обжатого без возможности бокового расширения давлением, равным давлению от собственного веса грунта на рассматриваемой глубине.
Зависимость относительной просадочности от давления на грунт выражается кривой (рис.1), в соответствии с которой при увеличении давления относительная просадочность вначале возрастает до максимального значения, а затем по мере повышения давления снижается практически до нуля[1, 7].
Давление на грунт, при котором относительная просадочность достигает максимальной величины М.Н. Гольдштейн [4] называет первым порогом просадочности. Обычно для лессов, лессовидных супесей и суглинков оно равняется 0,2÷0,5 МПа, лессовидных глин 0,4÷0,6 МПа.
По аналогии вторым порогом просадочности является давление, соответствующее снижению относительной просадочности до нуля. Это давление чаще всего изменяется в пределах 1,0÷1,2 МПа. Установлено, что относительная просадочность по мере повышения плотности сухого скелета грунта уменьшается, а при увеличении природной и исходной влажности грунта относительная просадочность снижается и при степени влажности – Sr = 0.75÷0.82 чаще оказывается меньше 0,01.
Рис. 1. График зависимости относительной
просадочности от давления P
Ранее считалось, что по мере повышения степени влажности грунта при его замачивании относительная просадочность возрастает и достигает максимального значения при полном водонасыщении[1, 7]. Однако выполненными [8] и нашими [9] исследованиями установлено, что относительная просадочность с повышением конечной влажности возрастает до определенного предела, а затем, несмотря на увеличение влажности, снижается. Влажность, при которой достигается наибольшая относительная просадочность, по аналогии со стандартным уплотнением, называется оптимальной, оказывается близкой к границе раскатывания Wp и изменяется в пределах (1,0-1,3)Wp.
Зависимость относительной просадочности от состава грунта, выражается тем, что с увеличением числа пластичности δρω уменьшается, т.е. наибольшей просадочностью, при прочих равных условиях, обладают тяжелые супеси и легкие суглинки, а меньшей глины.
Послепросадочное оседание проявляется при длительном воздействии фильтрирующейся через грунт воды за счет разрушения цементационных связей и пластических деформаций.
Величина их главным образом зависит от плотности сложения, после окончания просадки, а также выноса растворимых солей.
Коэффициент относительного сжатия при длительной фильтрации, определяется по формуле:
, (3)
где – высота образца грунта после длительного пропуска через них воды при сохранении давления Pсум.
Послепросадочные деформации обычно проявляются у лессовых грунтов с
пористостью – n > 45 %.
У среднепросадочных толщ грунтов необходимо выделять осадку, просадку от нагрузки сооружения, просадку от собственного веса грунта и послепросадочные деформации. А для слабопросадочных – осадку, просадку от нагрузки сооружения и просадку от собственного веса грунта.
1. Abelev Yu.M. Yavlenie prosadki i ee zakonomernost' dlya makroporistyh (lessovyh) gruntov // V K. Voprosy stroitel'stva na makroporistyh prosadochnyh gruntah. Sb.NII Osnovaniy.M.: Gosstroyizdat, №37, 1959. S. 5-8.
2. Gil'man Ya.D., Anan'ev V.I. Stroitel'nye svoystva lessovyh gruntov i proektirovanie osnovaniy zdaniy i sooruzheniy. Rostov na Donu, 1976. 111 S.
3. Golubkov V.N. Issledovanie prosadochnosti lessovyh gruntov Yuga Ukrainy «Trudy soveschaniya po inzhenerno - geologicheskim svoystvam gornyh porod i metody ih izucheniya», T. 1. M. , 1956. 57 S.
4. Gol'dshteyn M.I., Shugaev V.V. O haraktere deformacii lessovyh gruntov pod fundamentami v processe zamachivaniya. Voprosy stroitel'stva na lessovyh gruntah // Doklady mezhvuzovskoy nauchnoy konferencii. Voronezh. 1961. S 204-219.
5. Denisov N.Ya. O prirode prosadochnyh yavleniy v lessovidnyh suglinkah. M., 1946. 176 S.
6. Dzhitenov A.K., Kulikov G.V. Issledovaniya prosadochnyh lessovyh gruntov v laboratornyh i polevyh usloviyah. Trudy TPI, vyp IX, Ashhabad, 1971. 142 S.
7. Kirillov A.A., Frolov N.N. Gidrotehnicheskie sooruzheniya na orositel'nyh sistemah v lessovyh gruntah. M.: Sel'hozizdat, 1963. 271 S.
8. Krutov V.I., Bulgakov V.I., Korotkov O.H. Vliyanie stepeni vlazhnosti na stroitel'nuyu prosadochnost' i uplotnenie lessovyh gruntov // Osnovaniya, fundamenty i mehanika gruntov. 1980, №1. S 19-22.
9. Kulikov G.V. Raschet i proektirovanie fundamentov sooruzheniy na lessovyh prosadochnyh gruntah v TSSR. Izd-vo MVSSO, Ashhabad, 1984. 120 S.
10. Kalachuk T.G., Yur'ev A.G., Karyakin V.F., Vyskrebencev V.S. O nachal'nom davlenii prosadochnyh gruntov // Vestnik Belgorodskiy gosudarstvennyy tehnologicheskiy universitet im. V.G. Shuhova. 2014. №6 S. 24-28.
11. Chernysh A.S. Issledovanie zakonomernostey depressionnyh deformaciy tolschi osadochnyh porod // Nauchno-tehnicheskiy zhurnal. 1999. №4. S. 219-220.
12. Chernysh A.S., Vyskrebencev V.S. ob uplotnenii strukturno ne ustoychivyh gruntov tyazhelymi trambovkami // Vestnik Belgorodskiy gosudarstvennyy tehnologicheskiy universitet im V.G. Shuhova. 2015. №3. S. 67-70.
13. Kalachuk T.G. K voprosu proektirovaniya i stroitel'stva na slabyh gruntah // Vestnik Belgorodskiy gosudarstvennyy tehnologicheskiy universitet im V.G. Shuhova. 2015. №5. S. 120-125.
14. Kalachuk T.G., Karyakin V.F., Piri S.D. Nekotorye stroitel'nye svoystva suglinkov Belgorodskoy oblasti // Vestnik Belgorodskiy gosudarstvennyy tehnologicheskiy universitet im V.G. Shuhova. 2015. №3. S. 71-74.
