2020-04-07
338
Оснований сооружений
Виды и природа деформаций грунтов
Под действием приложенных нагрузок в грунте возникают деформации, приводящие к перемещению (осадке) поверхности грунта и возведенных на нем сооружений.
Так как грунт состоит из твердых частиц и пор, заполненных водой и воздухом, его деформации связаны с деформативностью указанных фаз. Виды деформаций грунтов и физические причины, их вызывающие, систематизированы и представлены в табл. 4.1.
При строительстве зданий и сооружений деформации грунтов оснований могут быть вызваны комплексом воздействий и на разных стадиях строительства могут быть различными.
Первая стадия строительства заключается в откопке котлована. При этом происходит разгрузка грунта ниже поверхности дна котлована на величину давления от собственного веса грунта и в соответствии с этим подъем дна котлована. Величина подъема неравномерна по ширине котлована: наибольший подъем происходит в среднем сечении, наименьший – вблизи откоса. Обозначим величину подъема через r.
Стадию возведения сооружения можно разделить на два этапа: первый – когда нагрузка от строящегося сооружения достигнет веса извлеченного грунта, второй – когда нагрузка возрастет выше этой величины.
На первом этапе увеличение нагрузки вызывает осадку s1 от положения дна котлована, величина которой не равна величине подъема дна котлована r. Возрастание нагрузки на втором этапе приведет к дальнейшему увеличению осадки s2 уже от нового положения дна котлована.
Таблица 4.1
Физические причины деформаций грунта
| Виды деформаций | Физические причины деформаций |
| I.Упругие деформации | |
| - Изменение объема | Действие молекулярных сил упругости твердых частиц, тонких пленок воды и замкнутых пузырьков воздуха |
| - Искажение формы | Действие молекулярных сил упругости, развивающихся при искажении структурной решетки грунта |
| II. Остаточные деформации | |
| - Уплотнения | Уменьшение пористости (компрессионные свойства) грунта |
| - Пластические | Развитие местных сдвигов в областях предельного равновесия |
| - Просадки | Нарушение природной структуры грунта при изменении условий его существования (замачивание лессовых грунтов, оттаивание мерзлых грунтов) |
| - Набухания | Проявление расклинивающего эффекта в результате действия электромолекулярных сил |
После завершения строительства в процессе эксплуатации сооружения возможны дополнительные воздействия (надстройка сооружения, изменение состояния грунтов основания, строительство новых сооружений вблизи построенного и т.п.), которые приводят к дополнительным деформациям основания сооружения s3.
Таким образом, полная деформация сооружения, отсчитываемая от проектного уровня подошвы фундамента, составит
s = – r + s1 + s2 + s3. (4.1)
Кроме рассмотренных факторов, на развитие деформаций оснований оказывают влияние и другие: пространственная жесткость сооружения, неоднородность напластования грунтов, скорость приложения нагрузки и т.п. Все эти факторы приводят к значительному усложнению оценки возможных деформаций основания сооружения. Поэтому в инженерной практике используются методы, основанные на ряде упрощающих предпосылок: рассматриваются общие осадки оснований без разделения их на упругие и остаточные; связь между напряжениями и деформациями принимается линейной, а грунт – изотропным. Это позволяет использовать решения теории линейно деформируемых сред для расчета деформаций грунтов и осадок сооружений.
Определение осадки поверхности слоя грунта
