Структурно-неустойчивые грунты

Содержание

Слайд 2

К структурно-неустойчивым грунтам относят :

лессовые макропористые грунты;
рыхлые водонасыщенные пески и водонасыщенные глинистые

К структурно-неустойчивым грунтам относят : лессовые макропористые грунты; рыхлые водонасыщенные пески и
грунты;
засоленные и заторфованные грунты;
набухающие грунты;
мерзлые и вечномерзлые грунты;
в определенной мере сюда могут быть отнесены насыпные грунты.
Несмотря на различие в условиях образования грунтов этой группы их объединяет общее свойство :
– в природном состоянии эти грунты обладают структурными связями, которые при определенных воздействиях резко снижают свою прочность или полностью разрушаются (это может быть от быстро возрастающих, динамических, вибрационных нагрузок или физических процессов – повышение температуры мерзлых грунтов, обводнение лессовых или засоленных грунтов и т.п.)
Структурно-неустойчивые грунты часто называют региональными, т.к. эти грунты группируются преимущественно в определенных географо-климатических зонах (регионах).

Слайд 3

Лессовые макропористые грунты

Лессовые грунты занимают почти всю Украину, Среднею Азию и

Лессовые макропористые грунты Лессовые грунты занимают почти всю Украину, Среднею Азию и
встречаются в Восточной Сибири. Самая большая территория лёсса находится в Китае (на географических картах Китай всегда окрашивается в желтый цвет – цвет лёсса)
Из инженерной геологии известно, что лёсс
- эолового происхождения
- содержит соли CaCO3; CaSO4
- мало влажен (0,07-0,14)
-довольно однороден , по гранулометрическому составу и
числу пластичности это супеси или суглинки
- характерная особенность - наличие макропор.

Предполагается, что пылевато-глинистые мелкие частицы, наносимые ветром, постепенно откладывались слоями и прорастали растительностью. Постепенно растительность сгнивала, вода испарялась, а соли кальция (по результатам гниения растительности) оставались. Поскольку водно-коллоидные связи, оставшейся пленочной воды, прочны и могут выдержать большую нагрузку, то грунт не уплотнялся. Коэффициент пористости такого грунта практически оставался постоянным е ≈ const (отсюда определение не уплотненный грунт) – наличие большого количества макропор. Количество макропор в верхних слоях лёсса увеличивается из-за наличия землероев.

Схема образования лёссового грунта по эоловой теории происхождения

Слайд 4

Просадочность и ее характеристики

Просадочностью называется способность лессового макропористого грунта очень

Просадочность и ее характеристики Просадочностью называется способность лессового макропористого грунта очень быстро
быстро размокать и уплотняться под нагрузкой.

Характерная схема просадочного явления лессового грунта

Ширина раскрытия трещин составляет 30 – 40 см, а величина просадки 0,3 – 2 м.

Слайд 5

Отчего происходит просадка?

Лесс имеет преимущественно такие характеристики:
1. γ = 14…16 кН/м3;
2. W

Отчего происходит просадка? Лесс имеет преимущественно такие характеристики: 1. γ = 14…16
= 6 – 15 % (вода в виде пленочной влаги);
3. n = 45 – 55%.
Большое наличие макропор в виде трубчатых канальцев ∅ = 0.1 … 4 мм (преимущественно вертикальное положение)

Такая система находится в равновесии и превосходно воспринимает статическую нагрузку в 2 – 3 кг/см2, подобно пространственной конструкции

в 10 – 50 раз больше δ

Схема макроструктуры лёссового грунта и возможности развития просадки при попадании в неё воды

Микроструктура ячеисто-решетчатая, состоящая из вытянутых минеральных частиц, соединённых по концам связями на основе кальция. Расстояния между частицами в данной структуре в 10…50 раз превышает их толщину.

макропоры

Микроструктура лессового грунта

Макроструктура лессового грунта

Слайд 6

Структура развития просадки лесса
Грунт увлажняется, известь (СаСО3) растворяется

При замачивании

Роль узлов в

Структура развития просадки лесса Грунт увлажняется, известь (СаСО3) растворяется При замачивании Роль
решетчато-ячеистой структуре заменяют связи, состоящие их кальцита (СаСО3) - вяжущего вещества, а также склеивающие свойства пленочной воды глинистых частиц.

Толстые пленки воды – оказывают расклинивающее действие

Разрушение макроструктуры

Частицы грунта падают в промежутки, заполняя макропоры, грунт уплотняется

При замачивании происходят резкие местные провальные осадки (с разрушением структуры грунта) – просадки
– в результате - неравномерные деформации зданий и сооружений.

Слайд 7

Характеристика просадочности лёссовых грунтов Для определения просадки лёссового грунта в лабораторных условиях

Характеристика просадочности лёссовых грунтов Для определения просадки лёссового грунта в лабораторных условиях
проводят компрессионные испытания. Образец лёссового грунта помещают в одометр, уплотняют давлением Р1, а затем через пористый диск поршня выполняют замачивание водой.

1 – компрессионная кривая (изменение объема) лессового грунта до замачивания;
2 – то же, после замачивания водой.

Слайд 8

коэффициент относительной просадочности :

h – высота (см) образца природной влажности обжатого

коэффициент относительной просадочности : h – высота (см) образца природной влажности обжатого
давлением Р1 равным давлению от всего сооружения и собственного веса вышележащего грунта.
hI – высота (см) того же образца грунта после полного водонасыщения водой при сохранении давления Р1
h0– высота (см) того же образца грунта природной влажности, обжатого давлением, равным природному.

Рн – начальное просадочное давление
0 - Рн – лессовый грунт не просадочен –связи прочные

Если δпр < 0,01 – лесс не просадочный
Если δпр > 0,01 – лесс просадочный

Слайд 9

Проектирование фундаментов на просадочных макропристых грунтах

Различают два типа просадочности грунтов:
1 тип –

Проектирование фундаментов на просадочных макропристых грунтах Различают два типа просадочности грунтов: 1
просадка грунта от собственного веса при замачивании практически отсутствует или не превышает 5 см.
2 тип – просадка грунта от собственного веса при замачивании > 5 см.

Слайд 10

Устранение просадочности лессовых грунтов

А) Предварительное замачивание лессовых грунтов
- в основании сооружения

Устранение просадочности лессовых грунтов А) Предварительное замачивание лессовых грунтов - в основании
укладывают песчаный слой (до 20 см);
- первые ряды блоков возводят в сухом котловане;
- в блоки закладываются трубы;
- производится боковая засыпка, затем в слой песка по трубам подается вода.
Обжатие происходит интенсивно под весом сооружения и боковой засыпки.
Осадки сооружения в строительный период не страшны и всегда могут быть легко выровнены.

Слайд 11

Б) Поверхностные уплотнения грунтов (возможно, поскольку лес имеет крупные поры)

Недостатки:
-

Б) Поверхностные уплотнения грунтов (возможно, поскольку лес имеет крупные поры) Недостатки: -
δпр – устраняется частично
- в зимних условиях не применяется

В) Глубинное уплотнение лесса грунтовыми сваями

Слайд 12

Г) Устройство грунтовых подушек

Отметка подошвы фундамента

Д) Конструктивные мероприятия
- дренаж вокруг

Г) Устройство грунтовых подушек Отметка подошвы фундамента Д) Конструктивные мероприятия - дренаж
сооружения (повышенные требования);
- прокладка инженерных коммуникаций по схеме труба в трубе (снижение риска
замачивания лёссового грунта в случае возможной протечки);
- повышенные требования к планировке застраиваемой территории (расположение сооружений с повышенным риском утечки воды – водонапорных башен в пониженных местах) ;
-различные мероприятия, уменьшающие возможность замачивания грунта под фундаментами (уширенная отмостка вокруг здания, повышенный уклон от здания самотечных инженерных трубопроводов и т.д.)
Е) Силикатизация грунтов
Ж) Термическая обработка грунта

Слайд 13

Мерзлые и вечномерзлые грунты

Вечномерзлые грунты занимают около 60 % территории РФ

Мерзлые и вечномерзлые грунты Вечномерзлые грунты занимают около 60 % территории РФ
и простираются от берегов Баренцева моря на западе до побережья Охотского и Берингова морей на востоке.

Слайд 14

Мерзлыми называют грунты, которые имеют нулевую или отрицательную температуру и в которых

Мерзлыми называют грунты, которые имеют нулевую или отрицательную температуру и в которых
хотя бы часть воды замерзла, цементируя твёрдые частицы.
Если грунты, имеющие отрицательную температуру не содержат льда (сухие пески, скальные породы и.т.д.), то их называют морозными.
Грунты называются вечномерзлыми, если в условиях природного залегания они находятся в мерзлом состоянии непрерывно (без оттаивания) в течение 3 и более лет.
При оттаивание порового льда структурные ледоцементные связи лавинно разрушаются и возникают значительные деформации. Некоторые грунты при этом могут переходить в разжиженное состояние.

. Для мерзлых грунтов различают следующие основные текстуры: слитную, слоистую и ячеистую.
а — слитная (массивная); б — слоистая; в — ячеистая (сетчатая)

Слайд 15

Деятельный слой грунта - попеременно замерзающий и оттаивающий слой. (Зимой промерзает, летом

Деятельный слой грунта - попеременно замерзающий и оттаивающий слой. (Зимой промерзает, летом
оттаивает. Ниже залегает талый грунт).

Слайд 16

Мерзлый грунт – четырёхфазная система, содержащая минеральные частицы, воздух, воду и лёд.

Мерзлый грунт – четырёхфазная система, содержащая минеральные частицы, воздух, воду и лёд.
Лёд цементирует минеральные частицы и придаёт грунту новые физические и механические свойства. Эти свойства зависят от температуры.
Температура начала замерзания грунтов определяется экспериментально.
Наивысшая отрицательная температура на кривой замерзания грунта 3 принимается за температуру начала замерзания Tbf.

Слайд 17

Характиристики физического состояния мерзлых грунтов определяются экспериментально, это плотность естественной структуры ρf,

Характиристики физического состояния мерзлых грунтов определяются экспериментально, это плотность естественной структуры ρf,
плотность твёрдых минеральных частиц ρs, суммарную влажность грунта wtot и влажность грунта за счёт незамерзания воды ww.
В состав дополнительных характеристик входят:

Влажность грунта за счёт включения льда wi

Влажность грунта между включениями льда wm

Влажность за счёт льда-цемента wic

Суммарная льдистость мерзлого грунта itot

Льдистость мерзлого грунта за счёт включения льда ii

Слайд 18

По льдистости:
Сильнольдистые с льдистостью ii>0,4;
Среднельдистые 0,2≤ii≤0,4;
Слабольдистые ii<0,2.
Ледяные включения, количественно определяемые льдистостью, дают

По льдистости: Сильнольдистые с льдистостью ii>0,4; Среднельдистые 0,2≤ii≤0,4; Слабольдистые ii Ледяные включения,
представление о величине осадки грунта после оттаивания под действием собственного веса.
В зависимости от температуры:
Твёрдомерзлые с температурой ниже Ts.g
Пластично-мерзлые с температурой от Tbf до Ts.g и достаточно большой сжимаемостью
Сыпучемёрзлые-имеют отрицательную температуру, но не сцементированные льдом (гравелистые и песчанные грунты с wtot≤0,03
Температура перехода Ts.g из пластично-мерзлого состояния в твёрдомерзлое зависит от вида грунта и изменяется от -0,1˚С (крупные и средней крупности пески) до -0,5 ˚С (глины)

Классификация мерзлых грунтов

Слайд 19

Изменение температуры грунта может приводить к следующим процессам:
Замерзание и оттаивание грунта
Миграция влаги

Изменение температуры грунта может приводить к следующим процессам: Замерзание и оттаивание грунта
к фронту промерзания
Морозное пучение
Образование наледей морозобойных трещин, сползание грунта по склонам (солюфлюкция), поверхностные оползни

Слайд 20

I. Миграция влаги зависит от движения воды по плёнкам, окружающим твёрдые частицы,

I. Миграция влаги зависит от движения воды по плёнкам, окружающим твёрдые частицы,
вследствие градиента сил притяжения молекул воды к поверхности твёрдых частиц ниже границы промерзания в пределах зоны всасывания
II. Морозное пучение грунта – увеличение объема промерзающего грунта вследствие объемного расширения при переходе воды в лёд, как первоначально находившейся в порах, так и мигрировавшей в зону промерзания из нижерасположенных слоёв грунта

Слайд 21

Грунт из крупнозернистого песка, помещенный в замкнутый объем, которым может оказаться скважина

Грунт из крупнозернистого песка, помещенный в замкнутый объем, которым может оказаться скважина
в глине, поведет себя как пучинистый.

Сквозь глину влага уйти не успевает, и такой грунт становится пучинистым.

Слайд 23

Количественно морозное пучение грунта характеризуется величиной и коэффициентом морозного пучения грунта.
Величина

Количественно морозное пучение грунта характеризуется величиной и коэффициентом морозного пучения грунта. Величина
морозного пучения ff – абсолютное значениеподнятия поверхности промерзающего слоя грунта тощиной df (абсолютная деформация).
Коэффициент морозного пучения εf – относительная величина морозного пучения промерзающего слоя грунта (относительная деформация).
Интенсивность морозного пучения зависит от многочисленных факторов: состава и состояния грунта, скорости и продолжительности промерзания, положения уровня подземных вод по отношению к границе промерзания, величины внешнего давления и других

Слайд 24

III. Наледи. Бугры пучения. При наличии подземных вод образуются поверхностные и грунтовые

III. Наледи. Бугры пучения. При наличии подземных вод образуются поверхностные и грунтовые
наледи.
Поверхностными наледями называются наземные слои льда, образовавшиеся от излияния и замерзания вод на поверхности, грунтовые наледи – подземные слои льда – образуются вследствие замерзания воды между слоями грунта. Наледи бывают сезонные, формирующиеся зимой и растаивающие летом, и многолетние

Бугры пучения могут быть сезонные и многолетние (иногда высотой 8-12 м)

Слайд 25

IV. Криогенное (морозобойное) растрескивание грунтов. Трещины, возникающие в деятельном слое (в процессе

IV. Криогенное (морозобойное) растрескивание грунтов. Трещины, возникающие в деятельном слое (в процессе
его промерзания, так и после промерзания из-за неравномерного уменьшения объема), проникают и в слой вечномерзлого грунта, создавая условия для образования в них трещинных льдов и особых форм рельефа.
V. Солюфлюкция – медленное течение (сползание) оттаивающего грунта по склонам. Солюфлюкция глинистого грунта происходит в результате многократных процессов морозного пучения его прри промерзании и осадок оттаивания

Слайд 26

VI. Ледяные клинья в вечномёрзлой толще. Во время весеннего таяния снега или

VI. Ледяные клинья в вечномёрзлой толще. Во время весеннего таяния снега или
половодья температура стенок криогенных (морозобойных) трещин в вечномерзлом грунте остается достаточно низкой, и попадающая в них вода быстро замерзает, превращаясь в лёд и снова образуя сплошной массив.
VII. Термокарст –процесс неравномерного проседания почв и подстилающих горных пород вследствие вытаивания подземного льда; просадки земной поверхности, образующиеся при протаивании льдистых мёрзлых пород и вытаивании подземного льда. В результате образуются воронки, провалы, внешне напоминающие карстовые формы рельефа. Преимущественно распространён в области развития многолетнемёрзлых горных пород.

Слайд 27

Механические свойства мерзлых грунтов зависят от их состава и физического состояния, температуры,

Механические свойства мерзлых грунтов зависят от их состава и физического состояния, температуры,
характера и действия нагрузки.
Прочность мерзлых грунтов
Интенсивное развитие ползучести приводит к уменьшению прочности грунтов и сопротивляемости любому характеру разрушения (Rt) при длительном действии нагрузок.

Слайд 28

Предельное сопротивление мерзлых грунтов сдвигу τft :

Эквивалентное сцепление – комплексная характеристика прочностных

Предельное сопротивление мерзлых грунтов сдвигу τft : Эквивалентное сцепление – комплексная характеристика
свойств грунтов, учитывающей совместно силы сцепления и , в известной мере, трение. Величина эквивалентного сцепления подсчитывается по результатам испытаний шаровым штампом:

Слайд 29

Сжимаемость мерзлых грунтов
Основной характеристикой сжимаемости мерзлых грунтов является коэффициент сжимаемости, который может

Сжимаемость мерзлых грунтов Основной характеристикой сжимаемости мерзлых грунтов является коэффициент сжимаемости, который
быть определен по данным компрессионных испытаний (в нетеплопроводных одометрах) или рассчитан по результатам полевых испытаний мерзлых грунтов пробной нагрузкой при помощи холодных штампов
Коэффициент сжимаемости пластично-мерзлого грунта определяется для различных интервалов нагрузки с точностью до 0,001:

Слайд 30

Прочностные и деформационные свойства мерзлых грунтов при оттаивании
Из механических свойств мерзлых грунтов

Прочностные и деформационные свойства мерзлых грунтов при оттаивании Из механических свойств мерзлых
наибольшее значение имеют величина относительного сжатия εth при переходе мерзлого грунта в талое состояние и сопротивление сжатию (σсж).
Относительное сжатие определяют путем испытания грунта в компрессионном приборе и рассматривают по формуле
где hƒ и hth — высота образца, находящегося в мерзлом и талом состояниях при неизменном давлении.
Внешняя нагрузка вызывает осадок уплотнения при оттаивании.
Оттаивание грунтов сопровождается разрушением льдоцементных связей. При этом резко разрушается сцепление грунтов и угол внутреннего трения ( по сравнению с этими характеристиками в мерзлом состоянии).
Предельное сопротивление сдвигу оттаявших грунтов принимают в соответствии с теорией Кулона-Мора:

Слайд 31

Консолидация грунта в связи с его уплотнением после оттаивания под воздействие собственного

Консолидация грунта в связи с его уплотнением после оттаивания под воздействие собственного
веса и восстановление структурных связей приводит к увеличению сопротивления сдвигу.
Осадка мерзлых грунтов при оттаивании состоит из осадки оттаивания и величины осадки уплотнения (при небольших давлениях до 0,3-0,5МПа):

Слайд 32

Существует два принципа строительства на вечномерзлых грунтах: 
I принцип – вечномерзлые грунты основания используются в мерзлом

Существует два принципа строительства на вечномерзлых грунтах: I принцип – вечномерзлые грунты
состоянии, сохраненном в процессе строительства и в течение всего периода эксплуатации сооружения. I принцип применяется в тех случаях, когда расчетные деформации основания в предположении его оттаивания превышают предельное их не удается привести в нормальное состояние конструктивными мерами или улучшением строительных свойств основания. Принцип эффективен, когда грунты находятся в твердомерзлом состоянии и такое состояние может быть сохранено при экономически разумных затратах.
II принцип – в качестве оснований знаний и сооружений используются предварительно оттаянные грунты или грунты, оттаивающие в период эксплуатации сооружения. II принцип рекомендуется применять при неглубоком расположении (залегании) скальных грунтов, а также при малосжимаемых мерзлых грунтах при оттаивании (плотные крупнообломочные грунты и пески, пылевато-глинистые грунты твердой и полутвердой консистенции).

Принципы строительства на вечномерзлых грунтах

Слайд 33

Принципы строительства на вечномерзлых грунтах

При строительстве по I-му принципу для сохранения вечномерзлого состояния оснований

Принципы строительства на вечномерзлых грунтах При строительстве по I-му принципу для сохранения
используются различные методы

Мероприятия для сохранения вено мерзлого состояния грунтов: 1 – вечномерзлый грунт; 2 – верхняя граница слоя вечномерзлого грунта; 3 – деятельный слой; 4 – насыпной непучинистый грунт (пески средней крупности, крупные, крупнообломочные грунты, шлаки ) ; 5 – теплоизоляция; 6 – вентилируемое подполье; 7 – сваи; 8 – неотапливаемый 1-ый этаж; 9 – вентиляционные каналы; 10 – замораживающие колонки; 

Слайд 34

Принципы строительства на вечномерзлых грунтах

При использовании принципа II на вечномерзлых грунтах существуют

Принципы строительства на вечномерзлых грунтах При использовании принципа II на вечномерзлых грунтах
два основных подхода.
Предпостроечное оттаивание. Для повышения температуры грунта наиболее часто используют игловое гидро- или парооттаивание, или электрический прогрев с применением электроосмоса и иглофильтрового понижения, оттаивание может быть произведено как в пределах всей площади застройки, так и под отдельными фундаментами, если это обосновано расчетом по деформациям.
Оттаивание грунтов в процессе эксплуотации сооружений должно применятся с большой осторожностью и подкрепляться тщательным прогнозом температурного режима деформаций оттаивающего основания.

Слайд 35

Набухающие грунты

Набухающие глинистые грунты характеризуются следующими параметрами:
давлением набухания Psω;
влажностью набухания ωsω;
относительным

Набухающие грунты Набухающие глинистые грунты характеризуются следующими параметрами: давлением набухания Psω; влажностью
набуханием при заданном давлении εsω;
относительной усадкой при высыхании εsh.
Эти характеристики определяются в лабораторных условиях
согласно ГОСТ 24143-80.
Давлением набухания Psω грунта называют то минимальное давление, при котором грунт не набухает.
За влажность набухания ωsω принимается влажность, полученная после завершения набухания образца, обжатого без возможности бокового расширения заданным давлением Р. С увеличением плотности грунта влажность набухания уменьшается.
Набухаемость грунтов оценивают коэффициентом относительного набухания εsω, который находят испытанием грунта в одометре. Затем в одометр подают воду. В результате чего происходит набухание образца грунта, т.е. поршень одометра будет перемещаться вверх. По данным испытания можно построить кривую 

Слайд 36

Подъем основания при набухании грунта hsw определяется по формуле:

где Еsw,i     -   относительное

Подъем основания при набухании грунта hsw определяется по формуле: где Еsw,i -
набухание грунта i-го слоя,
          hi     -   толщина    i-го слоя грунта;
     ksw,i     -   коэффициент, принимается равным 0,8 при Р = 50 кПа (0,5 кгс/см2) и 0,6 при Р = 300 кПа (3 кгс/см2), а при промежуточных значениях Р  - по интерполяции.
        n    -   число слоев, на которое разбита зона набухания грунта.

Слайд 37

При экранировании поверхности и изменении водно-теплового режима относительное набухание находят по формуле:

где k —

При экранировании поверхности и изменении водно-теплового режима относительное набухание находят по формуле:
коэффициент, определяемый опытным путем, а при отсутствии экспериментальных данных принимается равным 2; 
ωeg — конечная (установившаяся) влажность грунта;
ω0 — начальная влажность грунта;
ε0 — начальное значение коэффициента пористости грунта.
Значения относительного набухания зависят от плотности и начальной влажности грунта. С увеличением начальной влажности образца грунта набухание снижается тем быстрее, чем больше ωо.

Слайд 38

Набухающие грунты в зависимости от величины относительного набухания без нагрузки подразделяются на:
слабонабухающие,

Набухающие грунты в зависимости от величины относительного набухания без нагрузки подразделяются на:
если ;
средненабухающие, если ;
сильнонабухающие, если .

Слайд 39

 Казахстан, Средняя Азия, Азербайджан, Украина.
Представлены крупнообломочными, песчаными и глинистыми грунтами, содержащими

Казахстан, Средняя Азия, Азербайджан, Украина. Представлены крупнообломочными, песчаными и глинистыми грунтами, содержащими
легко – и среднерастворимые соли (галит, сода, гипс, кальцит и др.)

Засоленные грунты

К засоленным грунтам относятся песчано-глинистые отложения, в которых накопление солей произошло в процессе их формирования. При оценке грунтов важно знать содержание в них водорастворимых солей.
При замачивании засоленных грунтов наблюдаются:
появление суффозионной осадки при длительной фильтрации;
набухание или просадка грунта;
снижение прочностных характеристик грунта;
повышение агрессивности подземных вод.

Слайд 40

Причинами, приводящими к засолению грунтов, являются:

бессточный рельеф;
недостаточное увлажнение в результате преобладания

Причинами, приводящими к засолению грунтов, являются: бессточный рельеф; недостаточное увлажнение в результате
испарения над осадками;
наличие в грунтах или грунтовых водах повышенного количества солей;
малая проницаемость грунтов или наличие водоупорных прослоек;
несовершенство систем орошения;
техногенное воздействие на гидросферу застроенных или застраиваемых территорий;
фильтрация через грунты растворов химических веществ производственных отходов из накопителей, шламонакопителей, отвалов.

Слайд 41

Засоленные глинистые грунты характеризуются относительным суффозионным сжатием εsƒ и начальным давлением суффозионного сжатия Psƒ.
Величина относительного суффозионного сжатия

Засоленные глинистые грунты характеризуются относительным суффозионным сжатием εsƒ и начальным давлением суффозионного
должна определяться, как правило, по данным испытаний засоленных фунтов с длительным замачиванием.
Значение εsƒ при компрессионно-фильтрационных испытаниях определяется по формуле:

где hsat,p — высота образца после замачивания его до полного водонасыщения при некотором давлении Р;
hsƒ,p — высота того же образца после длительной фильтрации воды и выщелачивания солей при давлении Р; hg — высота образца природной влажности при давлении от собственного веса.фунта на рассматриваемой глубине σzg.

Слайд 42

При полевых испытаниях засоленных грунтов статической нагрузкой с длительным замачиванием значение  εsƒ определяется

При полевых испытаниях засоленных грунтов статической нагрузкой с длительным замачиванием значение εsƒ
по формуле

где Ssƒ,p — суффозионная осадка штампа при давлении Р;  dp — зона суффозионной осадки.
За начальное давление суффозионного сжатия Рsƒ принимается давление, При котором εsƒ= 0,01.

Маловлажные и сухие грунты при увлажнении резко изменяют свои деформационные, прочностные и фильтрационные свойства из-за выноса солей. В качестве примера на рис. 1 показано влияние изменения влажности засоленных грунтов и выщелачивания солей на модуль деформации.

Слайд 43

Рис. 1. Зависимость модуля общей деформации засоленных глинистых грунтов от влажности (а) и

Рис. 1. Зависимость модуля общей деформации засоленных глинистых грунтов от влажности (а)
выщелачивания солей (б)

Как видно из рис. 1, рассматриваемые грунты при естественной влажности (ω = 0,08) и природном содержании солей (d0 = 5,7%) имеют высокий модуль деформации. При увеличении влажности (см. рис. 4, а) или выщелачивании солей (см. рис. 4, б) снижение модуля деформации составляет 4—10 раз и более (по СБ. Ухову и др., 1994).
Выщелачивание водорастворимых соединений приводит к уменьшению плотности и устойчивости грунтов, а также к увеличению их водопроницаемости. Фильтрующая через грунт вода становится агрессивной по отношению к бетону, раствору и металлу.

Слайд 44

Структура рыхлых песков легко нарушается при динамических воздействиях, которые способны вызвать уплотнение

Структура рыхлых песков легко нарушается при динамических воздействиях, которые способны вызвать уплотнение
песка и существенные осадки сооружений, а иногда потерю устойчивости их основания
Характерная особенность рыхлых песков - способность переходить в разжиженное состояние (грунты временно превращаются в тяжёлую жидкость)

Рыхлые водонасыщенные грунты (e>0.70)

При определенной величине динамической нагрузки под действием порового давления на скелет происходит разрушение структуры рыхлого водонасыщенного песка, потеря контактов между частицами (потеря прочности грунта и переход её в разжиженное состояние)

Слайд 45

В дальнейшем в процессе переукладки частиц и отжатия воды песок уплотняется, приобретая

В дальнейшем в процессе переукладки частиц и отжатия воды песок уплотняется, приобретая
более плотную структуру.
Увеличение интенсивности динамического воздействия может вновь возбудить этот процесс до достяжения максимально плотного состояния, при котором даже большие динамические нагрузки не могут привести к разжижению.
Опасность разжижения песка для устойчивости сооружений определяется продолжительностью развития этого процесса.

Слайд 46

Торф и заторфованные грунты

Заторфованнный грунт - грунт, содержащий органические вещества от 10

Торф и заторфованные грунты Заторфованнный грунт - грунт, содержащий органические вещества от
до 60% по весу, а также грунты с наличием торфянистых прослоек или слоев торфов, к которым относят все органо-минеральные грунты с содержанием органических веществ более 60%. 
Места распространения: Беларусия, Прибалтика, Север, Западная Сибирь.
Торфы крайне неблагоприятны в качестве оснований сооружений.

Влажность торфа в 20-60 раз больше влажности минеральных грунтов;
Пористость в 2 раза меньше (ρ=1,09…1,05 г/см3);
Коэффициент пористости в 15-40 раз больше, чем у минеральных грунтов (е=9,0… 22,6);
При давлении 100-200 кПа осадка торфа может составлять 30-50% первоначальной высоты слоя.

Слайд 47

К ним обычно относятся: илы; ленточные глины; водонасыщенные лёссовые грунты.
Характерные особенности: высокая

К ним обычно относятся: илы; ленточные глины; водонасыщенные лёссовые грунты. Характерные особенности:
пористость в природном состоянии; насыщенность водой; малая прочность; большая деформируемость.

Слабые водонасыщенные глинистые грунты

Слайд 48

Илы и глины характеризуются индексом чувствительности:
где и - предельное сопротивление сдвигу при

Илы и глины характеризуются индексом чувствительности: где и - предельное сопротивление сдвигу
ненарушенной и нарушенной структуре.

Слайд 49

Образование заторфованного грунта

Основные свойства :

Большая сжимаемость;
Продолжительное время осадок;
Высокая пористость

Образование заторфованного грунта Основные свойства : Большая сжимаемость; Продолжительное время осадок; Высокая пористость

Слайд 50

Свойства заторфованных грунтов зависят от :

содержания растительных остатков;
степени их минерализации (разложения);
структурной прочности;

Свойства заторфованных грунтов зависят от : содержания растительных остатков; степени их минерализации
условий залегания (открытые или погребенные слои)

Слайд 51

Условия залегания торфа

Открытый

Погребенный

Условия залегания торфа Открытый Погребенный

Слайд 52

К насыпным грунтам относятся:
– грунты с нарушенной естественной структурой;
– отвалы отходов различных

К насыпным грунтам относятся: – грунты с нарушенной естественной структурой; – отвалы
производств;
– свалки всевозможных материалов, напластования которых образовались в результате засыпки оврагов, котлованов, карьеров, местных понижений при планировке территорий грунтами, полученными при разработке котлованов, траншей, планировке территорий срезкой, вскрышных работах при открытой разработке полезных ископаемых и т. д., а также отходами различных производств.

Насыпные грунты

Слайд 53

В зависимости от способа укладки, однородности состава и сложения, вида исходного материала,

В зависимости от способа укладки, однородности состава и сложения, вида исходного материала,
степени самоуплотнения от собственного веса насыпные грунты подразделяются на отдельные группы и виды

Слайд 54

Основания и фундаменты зданий и сооружений на насыпных грунтах рассчитываются по деформациям

Основания и фундаменты зданий и сооружений на насыпных грунтах рассчитываются по деформациям
исходя из того, чтобы полная осадка фундамента на насыпном грунте не превышала предельно допустимой для проектируемого здания или сооружения. При этом полная осадка sf фундамента подсчитывается как сумма осадок, вызванных его нагрузкой и дополнительными факторами: sf = s + sf1 + sf2 + sf3 + sf4,

где s — осадка фундамента от его нагрузк; sf1 — дополнительная осадка основания от самоуплотнения насыпных грунтов от собственного веса; sf2 — то же, вследствие замачивания, снижения уровня подземных вод; sf3 — то же, при разложении органических включений; sf4 — то же, за счет уплотнения подстилающих грунтов от веса насыпи.

Слайд 55

Основания, сложенные насыпными грунтами, необходимо проектировать с учетом их неравномерной сжимаемости, значительной

Основания, сложенные насыпными грунтами, необходимо проектировать с учетом их неравномерной сжимаемости, значительной
неоднородности по составу, возможности самоуплотнения, особенно при динамических воздействиях, изменения гидрогеологических условий, а также возможности разложения органических включений. Насыпные грунты из шлаков и глин следует рассчитывать с учетом возможности набухания при замачивании водой.
Модуль деформации насыпных грунтов, как правило, необходимо определять по результатам штамповых полевых испытаний, а неравномерность сжимаемости — по результатам лабораторных и полевых испытаний.
Помимо требований II группы предельных состояний насыпные грунты должны удовлетворять основным условиям расчета и по несущей способности (I группа предельных состояний).
Имя файла: Структурно-неустойчивые-грунты.pptx
Количество просмотров: 64
Количество скачиваний: 0