Файл: Ушкалов, В. П. Строительство в условиях пучинистых и слабых грунтов Севера.pdf

Г«;.

Мучи У

■ #яв*и

ЭН*

ЧИТАЛ!

УДК 624.131.5

В брошюре освещаются вопросы инженерных изыска­ ний, проектирования, строительства и эксплуатации соору­ жений, возводимых на пучинистых и слабых при оттаи­ вании вечномерзлых грунтах районов Якутской АССР и Забайкалья. Брошюра составлена с учетом современных достижений инженерного мерзлотоведения, механики и фи­ зики грунтов и снабжена справочными таблицами и приме­ рами расчета, облегчающими ее практическое использование.

Книга предназначена для научных работников в обда-*

сти механики и физики грунтов, инженеров-строителей, работающих на Севере СССР и в сходных по мерзлотно-грун­ товым условиям районах.

©Издательство «Наука», 1974.

I

ПУЧИИИСТЫЕ J1 СЛАБЫЕ ГРУНТЫ. '- ОПРЕДЕЛЕНИЕ .ОСНОВНЫХ ХД'Д^НТЕРИСТИК

ОБЩИЕ СВЕДЕНИИ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Пучинистыми называют грунты, которые при промерза­ нии увеличиваются в объеме (с поднятием при промерзании н опусканием при оттаивании земной поверхности). Процесс взаимодействия промерзающего грунта и заложенного в нем фундамента сложен. Вокруг фундамента образуется деформа- тивно-наггряженная зона промерзающего и мерзлого грунта. Промерзающий грунт стремится переместить фундамент вверх. Эти перемещения достигают значительной величины, могут быть неравномерными и имеют периодический характер. Из­ вестны многочисленные случаи деформаций сооружений вслед­ ствие воздействия сил выпучивания.

Действующими нормами не допускаются перемещения от сил выпучивания для капитальных зданий и сооружений, не приспособленных к таким перемещениям. Для обеспечения ус­ тойчивости зданий и сооружений, возводимых на пучинистых

с гидрогеологическими условиями площадки, тепловым режи­ мом зданий, с учетом возможных изменений состояния грунтов основания.

Слабыми называют грунты с малой несущей способностью, сильно сжимаемые под нагрузкой; при большой влажности они обладают подвижностью, выдавливаются; при разработке кот­ лована оплывают, дают оползни. На таких грунтах не всегда возможно возводить сооружения без соблюдения специальных мер по их улучшению. Точного определения признаков, по ко­

использования которых в качестве естественных оснований ста­ вится под сомнение, т. е. слабые грунты. К ним отнесены: а) скальные сильно выветрившиеся (рухляк) или водораство­ римые (неводостойкие); б) песчаные рыхлые; в) глинистые текучей консистенции или с коэффициентом пористости для

3

ко-ыеханической сущности грунтов и может быть принят толь­ ко условно [11].

Слабые глинистые грунты в некоторых случаях обладают структурностью, т. е. их свойства изменяются при нарушении структуры, уменьшается несущая способность, мал и неодно­ роден коэффициент фильтрации в различных направлениях — 10_6-г-10-9 см/с; сжимаемость значительна и неравномер­ на — коэффициент сжимаемостп До>0,054-0,10 см2/кГ, а мо­

дуль общей деформации £ 'о<20 кГ/см2 [23].

Строительные свойства грунтов, их несущая способность и деформативность существенно изменяются под влиянием мно­ гих причин. Такими являются сезонные факторы (зимнее про­ мерзание, весеннее протаивайте и обводнение талыми водами, летнее высыхание, осеннее увлажнение атмосферными вода­ ми), производственные (разрыхление грунтов при рытье кот­ лованов и траншей, засыпка пазух котлованов и траншей сла­ боуплотненным грунтом с дальнейшим его переувлажнением, нарушение природного сложения и структуры грунта при пла­ нировочных и мелиоративных работах), эксплуатационные (утечка хозяйственных и производственных вод в грунт из зданий и подземных сетей, обводнение грунтов атмосферными водами при нарушении их естественного стока).

Инженерные изыскания, выполняемые обычно в весенне­ летнее время, на строительной площадке с ненарушенными грунтовыми условиями не выявляют действия указанных фак­ торов на строительные свойства грунтов. Поэтому составлен­ ный на основании обычных изыскательских материалов

Основное условие рационального проектирования и строи­ тельства на пучинистых и слабых, сильно сжимаемых грун­ тах — учет особенностей работы сооружений на таких грунтах. Эти особенности должны учитываться на всех стадиях строи­ тельства, а именно: при производстве изысканий, при разработ­ ке генерального плана, архитектурного решения, конструкций фундаментов и надфундаментной части, при решении вопросов технологии строительных работ и эксплуатации зданий.

Основная задача инженерно-геологических изысканий — по­ лучение достаточно точных и исчерпывающих физических, теп­ лофизических и деформативных характеристик строительных грунтов, обеспечивающих технически правильное и эконо­ мически целесообразное решение основных вопросов строи­ тельства. От точности и полноты этих характеристик зависит

бины их заложения, конструкции здания или сооружения. Эти характеристики используются для расчета оснований и фунда­ ментов по предельным состояниям.

4

Во многих случаях для получения более полных данных, ос­ вещающих строительные свойства грунтов, удобно пользовать­ ся косвенными методами, позволяющими довольно просто оп­ ределять деформативные характеристики грунтов по установ­ ленной зависимости их от основных физических характеристик.

ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ

Применение косвенного метода ускоренного определения деформативных характеристик грунтов возможно, если извест­ ны три основные физические характеристики: 1) удельный вес

тественном ненарушенном сложении при природной влажности; определяется по установленной методике способом режущего кольца или гидростатического взвешивания.

Природная весовая влажность W определяется по установ­ ленной методике способом высушивания или пикнометрическим способом. Возможно также определение весовой влажности кос­ венным способом. На основе анализа результатов лабораторного определения объемного веса и весовой влажности влажных и водонасыщенных грунтов установлена их взаимозависимость, носящая логарифмический характер, выведены расчетные фор­ мулы для ускоренного приближенного определения влажности грунта данного объемного веса (табл. 2) [20].

Пр и м е р ы.

1.Определить W влажного легкого суглинка с у0= 1,62 г/см3. Согласно формуле (1),

^= ° ’87- ! ш = 0’34-

5

2. Определить W водонасыщенного песка с 4 0 = 2 , 0 1 г/см3 по формуле (7)

и г “ , ’02- г а “ 0-20-

В зависимости от основных величин у0 и 4ч определяются объемный вес скелета грунта ус„ и коэффициент пористости грунта е но формулам:

Взависимости от тех же основных величин определяются

идругие производные характеристики — пористость п и сте­ пень влажности G по формулам:

Здесь "f„ — удельный вес воды, принимаемый равным 1 г/см3. Песчаные грунты называются маловлажными, если степень

влажности 0,5, влажными, если 0,5<GsC0,8, водонасы­ щенными, если G>0,8.

6