Органоминеральные и органические грунты

Рисунок 6.7 - Схема для расчета деформаций засоленного грунта при горизонтальной фильтрации

Рисунок 6.6 - Схема для расчета рассоления основания при горизонтальной фильтрации

Рисунок 6.5 - Схема для расчета суффозионной осадки засоленного грунта при вертикальной фильтрации

Рисунок 6.4 - Схема для расчета рассоления основания при вертикальной фильтрации

Рисунок 6.3 - Схемы замачивания фундаментов

При расчете суффозионных осадок основания по схеме 1 сначала следует определить состояние выщелачиваемой зоны H_l, т.е. ее длину и распределение в ней гипса в расчетный момент времени (например, через 5, 10 лет и так далее после начала эксплуатации сооружения). Для этого необходимо выделить слои с различным содержанием гипса (см. рисунок 6.4). При этом начальное распределение гипса в грунте представляется в виде ступенчатой эпюры d ₀(z). Выделенные слои разбивают на более мелкие, толщиной 0,5 м, для которых производят расчет процесса рассоления.

0127S10-05936

1 - границы слоев с различным содержанием гипса; 2 - границы расчетных слоев; 3 - расчетный слой; 4 - направление фильтрации; 5 - начальная эпюра относительного содержания гипса d ₀(z)

Если основание сложено однородным грунтом, то начальное содержание гипса принимают постоянным в пределах выщелачиваемой зоны d ₀(z) = const, а вся зона разбивается на слои по 0,5 м.

После разбивки основания на слои следует последовательно в каждом слое, начиная с верхнего, определить количество оставшегося в твердой фазе гипса в расчетный момент времени. При этом слой, в котором содержание гипса будет равно начальному, является нижней границей выщелачиваемой зоны H_l. Для нижележащих слоев расчет растворения гипса производить не следует.

6.3.12. При расчете суффозионных деформаций основания, сложенного загипсованными глинистыми грунтами, при фильтрации по схеме 1 (см. рисунок 6.3) зона суффозионной осадки в основании фундамента ограничивается глубиной H_c, где суммарные вертикальные напряжения от нагрузки фундамента и собственного веса грунта равны начальному давлению суффозионного сжатия p_sf.

Если на расчетный момент времени H_l £ Н_c, расчет суффозионной осадки следует производить только в пределах выщелачиваемой зоны H_l. При H_l > Н_с расчет осадки необходимо выполнять в пределах сжимаемой толщи Н_с. Глубину Н_с принимают за границу сжимаемой толщи (см. рисунок 6.5).

0127S10-05936

6.3.13. Суффозионную осадку основания s_sf, см, сложенного засоленными грунтами, при вертикальной фильтрации (см. рисунок 6.3) определяют по формуле

(6.15)

где e _sf,i -относительное суффозионное сжатие грунта i -го слоя при давлении p, равном суммарному вертикальному напряжению на рассматриваемой глубине от внешней нагрузки s _zp и собственного веса грунта s _zg определяемое по 6.3.14;

h_i - толщина i -го слоя засоленного грунта, см;

n - число слоев, на которое разбита зона суффозионной осадки засоленных грунтов.

Значение s_sf определяют в пределах зон, устанавливаемых по 6.3.9, 6.3.12.

6.3.14. Относительное суффозионное сжатие e _sf при компрессионно-фильтрационных испытаниях (ГОСТ 12248) определяют по формуле

e _sf = (h_sat,p - h_sf,p)/ h_ng, (6.16)

где h_sat,p - высота образца грунта после замачивания (полного водонасыщения) при давлении p = s _zp + s _zg;

h_sf,p - высота того же образца после длительной фильтрации воды и выщелачивания солей при давлении p;

h_ng - высота того же образца природной влажности при давлении p ₁ =s _zg.

Начальное давление суффозионного сжатия p_sf соответствует давлению, при котором e _sf = 0,01.

Значения e _sf и p_sf могут быть определены также при полевых испытаниях грунтов штампом с длительным замачиванием грунтов (ГОСТ 20276).

6.3.15. Деформации оснований при фильтрации по схеме 2 (см. рисунок 6.3) следует рассчитывать с учетом развития во времени выщелачиваемой зоны в горизонтальном направлении и неоднородности деформационных свойств грунтов основания в пределах площади фундамента или контура сооружения.

Как и при фильтрации по схеме 1 (см. рисунок 6.3) необходимо установить состояние выщелачиваемой зоны в основании фундамента на расчетный момент времени (ее длину и распределение в ней гипса). Для установленного состояния выщелачиваемой зоны следует определить осадку сторон фундамента и его крен.

Начальное содержание гипса в грунте принимают постоянным (d ₀ = const) как по глубине загипсованной толщи, так и по площади фундамента и в его окрестности (см. рисунок 6.6) и равным среднему значению загипсованности толщи.

Разбивку основания на вертикальные слои шириной по 0,5 м следует производить в пределах от z = 0 (источник замачивания) до z = l + 2 L + 1, где l - расстояние до фундамента, a 2 L - ширина фундамента. Направление формирования и перемещения выщелачиваемой зоны принимают горизонтальным.

6.3.16. Для расчета осадок сторон фундамента при фильтрации по схеме 2 (см. рисунок 6.3) рекомендуется применять метод расчета конструкций на основании, характеризующемся переменным коэффициентом постели. Расчетная схема предусматривает наличие двух участков в основании фундамента (см. рисунок 6.7), где участок 1 равен длине выщелачиваемой зоны. Коэффициент постели на этом участке изменяется от c _minпод одной стороной фундамента, ближайшей к источнику замачивания, до c _max на границе выщелачиваемой зоны. Участок 2 равен длине невыщелоченной зоны. Коэффициент постели на этом участке постоянен и равен c _max.

0127S10-05936

1 - входной участок фильтрационного потока; 2 - направление фильтрации; 3 - расчетный слой; 4 - границы расчетных слоев

0127S10-05936

6.3.17. При расчетных деформациях основания, сложенного засоленными грунтами, больше предельных или недостаточной несущей способности основания должны предусматриваться следующие мероприятия в соответствии с подразделом 5.9:

водозащитные;

конструктивные;

частичная или полная срезка засоленных грунтов с устройством подушки из глинистых грунтов;

прорезка толщи засоленных грунтов фундаментами, в том числе свайными;

закрепление, уплотнение или нейтрализация (насыщение грунтов растворами, исключающими растворение солей) грунтов;

предварительное рассоление грунтов;

комплекс мероприятий, включающий водозащитные и конструктивные мероприятия, а также устройство грунтовой подушки.

При устройстве подушки из глинистых грунтов в основании сооружений предельное содержание солей и степень уплотнения грунта должны устанавливаться по данным специальных исследований и зависят от передаваемых на основание нагрузок, свойств грунта, уровня ответственности и конструктивных особенностей сооружения, возможных условий замачивания основания.

При проектировании фундаментов в засоленных грунтах необходимо применять антикоррозионные мероприятия для защиты тела фундамента от агрессивного воздействия вод и грунтов.

Для сильно- и избыточно засоленных грунтов (ГОСТ 25100) рекомендуется применять:

прекращение или замедление движения фильтрационного потока (устройство водонепроницаемых завес: глинистых, силикатных, битумных, цементных);

снижение растворяющей способности подземных вод (искусственное водонасыщение фильтрационного потока солями).

6.4.1. Основания, сложенные водонасыщенными органоминеральными (илы, сапропели, заторфованные грунты) и органическими грунтами (торфы) или включающие эти грунты, должны проектироваться с учетом их особенностей: большой сжимаемости, изменчивости и анизотропии прочностных, деформационных и фильтрационных характеристик и изменений их в процессе консолидации основания, длительного развития осадок во времени и возможности возникновения нестабилизированного состояния.

Для илов следует учитывать тиксотропию и газовыделение (метан, углекислый газ).

Следует учитывать также, что подземные воды в органоминеральных и органических грунтах, как правило, агрессивны к материалам подземных конструкций.

6.4.2. По характеру залегания органоминеральные и органические грунты делятся на открытые (залегающие с поверхности), погребенные (залегающие в виде линз или слоев на различной глубине) и искусственно погребенные (перекрытые искусственно сформированными отложениями).

6.4.3. В зависимости от расположения слоев или линз органоминерального и органического грунта в плане и по глубине основания выделяют наиболее распространенные типы оснований, приведенные на рисунке 6.8.

6.4.4. При проведении инженерно-геологических изысканий следует дополнительно устанавливать:

характер залегания органоминеральных и органических грунтов (см. рисунок 6.8) и толщину слоев, прослоек и линз этих грунтов;

содержание органического вещества I_r для выделения заторфованных грунтов, торфов и сапропелей (ГОСТ 23740);

степень разложения органического вещества D_dp в торфах (ГОСТ 10650);

коэффициент консолидации (ГОСТ 12248).

Расстояние между отдельными скважинами не должно превышать 20 м и они должны полностью прорезать толщу органоминеральных и органических грунтов с заглублением не менее чем на 2 м в подстилающие минеральные грунты.

Определение характеристик органоминеральных и органических грунтов должно производиться не менее чем через 0,5 м по глубине каждого обнаруженного слоя.

6.4.5. На площадках, в основании которых залегают илы с целью сохранения природной структуры этого грунта должны применяться методы испытаний, исключающие динамическое воздействие на грунт. Рекомендуется применение штампов, прессиометров, статического зондирования, приборов вращательного среза, радиоизотопных методов и т.д.

6.4.6. Следует выделять пресноводные илы с содержанием органического вещества более 10 % - сапропели. В зависимости от условий залегания сапропели подразделяют на неуплотненные и уплотненные в природном залегании; по содержанию органического вещества - на минеральные, среднеминеральные и слабоминеральные.

6.4.7. Характеристики органоминеральных и органических грунтов должны определяться, как правило, на основе непосредственных испытаний грунтов в полевых или лабораторных условиях (ГОСТ 20276, ГОСТ 12248).

Ориентировочные значения физико-механических характеристик сапропелей, открытых и погребенных торфов и илов, которые могут быть использованы для предварительной оценки оснований, сложенных указанными грунтами, приведены в приложении И.

0127S10-05936

I - в пределах всей сжимаемой толщи основания залетают органоминеральные или органические грунты; II - в верхней части сжимаемой толщи основания залегает слой органоминерального или органического грунта; III - в нижней част сжимаемой толщи основания залегают органоминеральные или органические грунты; IV - сжимаемая толща в пределах пятна застройки здания включает односторонне (IVa), двусторонне (IVб) вклинившиеся линзы или содержит множество линз (IVв) из органоминеральных или органических грунтов; V - в пределах глубины сжимаемой толщи находится одна (Vа) или несколько прослоек (Vб) органоминерального или органического грунта, границы которых в плане выходят за пределы пятна застройки здания