Неравномерные осадки расструктурирования

Неравномерные осадки выпирания

Осадки выпирания связаны с развитием пластических
деформаций (местных сдвигов) грунта основания. По подошве жестких фундаментов реактивное давление распределяется неравномерно, и под краями фундамента возникают зоны пластических деформаций. Осадки выпирания определяется на основе смешанной задачи теории упругости и пластичности. Но так как универсального решения нет, то давление по подошве фундамента ограничивается величиной R, при которой осадки незначительны.

b

¼ b

P

Р

- эпюра напряжений

- зоны пластических деформаций

При отрывке котлована грунты основания обнажаются и подвергаются воздействию различных факторов, в результате чего может произойти нарушение их природной структуры — расструктуривание. В связи с этим изменяются их физико-механические свойства. Чаще всего происходит увеличение сжимаемости грунтов и уменьшение сопротивляемости их сдвигу.

Поскольку нарушение структуры под соседними фундаментами происходит в различной степени, осадки расструктурива­ния будут неравномерными. Величина их зависит от способов производства котлованных работ, водоотлива, продолжитель­ности периода с начала отрывки котлована до обратной за­сыпки пазух фундаментов.

Нарушение структуры грунтов основания возможно по сле­дующим четырем причинам: от метеорологических воздействий; от воздействий грунтовых вод и газа; от динамических воздей­ствий механизмов; в результате грубых ошибок строителей.

Осадки расструктурирования всегда неравномерные. Их величина зависит от:

1) от способа производства земляных работ;

2) от способа водоотлива;

3) от продолжительности периода от начала отрывки котлована до обратной засыпки.

Причины нарушения структуры грунта:

1) метеорологические;

2) воздействие грунтовых вод и газов;

3) динамическое воздействие механизмов;

4) ошибки строителей.

Распишем каждые из причин:

1) Метеорологические воздействия проявляются в расструктуривании грунтов в результате их промерзания и оттаивания, размягчения и набухания, высыха­ния и усадки.

При промерзании и оттаивании пылевато-глинистых и мел­копесчаных грунтов возможно существенное изменение их объ-ема. Сильно увлажненные такие грунты при промерзании испы­тывают пучение, увеличиваясь в объеме, а при оттаивании под нагрузкой — просадку. При пучении в грунтах могут разви­ваться напряжения, превышающие давление по подошве фунда­ментов. В связи с этим промерзание пучинистого грунта в ос­новании сооружения опасно не только при устройстве фунда­ментов, но и в период возведения надземных конструкций. Поэтому глубина заложения фундаментов должна быть ниже глубины сезонного промерзания грунтов. При оттаивании грунта возникают еще более опасные деформации, так как процесс неравномерных.

Мерзлый грунт

Размягчение. При увлажнении глинистых грунтов происходит размягчение и набухание: чем глубже котлован, тем больше набухание грунтов. Размягчение и набухание приводят к ухудшению физико-механических характеристик грунтов и развитию неравномерных осадок. Поэтому при отрывке котлована для сохранения структуры грунта и отвода грунтовых вод устраивают организованный отвод вод, оставляя защитный слой грунта 20 см, который удаляют вручную или легкими механизмами.

В районах с жарким климатом может происходить высыхание и усадка, то есть уменьшение в объеме глинистых грунтов.

2) Воздействие подземных вод и газа приводит к расструктурированию грунтов в результате влияния гидростатического давле­ния, гидродинамического давления, механической и химической суффозии, расширения и выделения растворенного газа.

Гидростатическое давление проявляется в слоистых ленточных глинах и суглинках, когда водопроницаемость вдоль слоя в десятки раз больше, чем поперек. Если гидростатическое давление больше давления от веса вышележащего слоя на дне котлована, то возможно разрушение этого слоя. Чтобы уменьшить гидростатическое давление выполняют искусственное понижение уровня грунтовых вод (УГВ).

Гидростатическое давление – это испытывают частицы грунта при поступлении воды в котлован снизу вверх. Это давление уменьшает напряжение в скелете грунта и вызывает набухание глинистых грунтов. Для устранения производят искусственное понижение УГВ или забивают шпунты.

Механическая суффозия – это явление, при котором поступающая вода в котлован выносит пылеватые и глинистые частицы грунта.

Химическая суффозия – в воде растворяются минералы скелета грунта и выносятся вместе с ней в котлован. Расширение замкнутых пузырьков газа в грунтовой воде и выделение из нее растворенного газа возникает при понижении гидростатического давления. Что приводит к раструктурированию грунта в слабофильтрующих грунтах.

3) динамическое воздействие механизмов приводит к раструктурированию грунтов. Грунты разрабатывают легкими механизмами, которые размещаются вблизи бровки котлована, на дне оставляют защитный слой, который удаляют вручную.

4) ошибки строителей приводят к неравномерным осадкам основания: перебор грунта в основании и некачественная обратная засыпка; отрывка глубоких котлованов вблизи существующих зданий; заблаговременная отрывка котлована; затопление котлована производственными и хозяйственными водами.

Основное требование, предъявляемое к строительной организации – в период строительства необходимо полное сохранение структуры грунтов.