Фундаменты на набухающих грунтах реферат
Обновлено: 02.07.2024
Многие виды пылевато-глинистых грунтов твердой и полутвердой консистенции при замачивании водой и особенно растворами серной кислоты увеличиваются в объеме. Такие грунты называют набухающими. В процессе набухания происходит подъем поверхности грунта, что приводит к деформациям, обычно неравномерным, а иногда и к разрушению зданий и сооружений. Кроме того, при набухании грунты способны оказывать дополнительное боковое давление на ограждающие конструкции, причем при стесненных деформациях это давление может достигать больших значений (по опытным данным, более 0,2 МПа). При снижении влажности набухающие грунты дают усадку, уменьшая свой объем.
Поскольку набухающие грунты обладают особыми свойствами, для них кроме обычных физико-механических характеристик определяются специальные характеристики набухания и усадки. Наиболее часто в расчетах используют следующие показатели.
Относительное набухание sw исследуется в компрессионных приборах по различным методикам. Часто используемый метод одной кривой заключается в том, что образец грунта природной влажности нагружается давлением р, после чего производят замачивание образца и измеряют абсолютную величину набухания (участок кривой аб на рис. 15.11, а).
Рис. 15.11. Зависимости деформаций набухающего грунта (а) и относительного набухания (б) от нормального давления
Относительное набухание определяют при различных уплотняющих давлениях р и вычисляют по формуле
sw = (h'- h) / h (15.20)
где h — высота образца грунта природного состояния, обжатого давлением р; h' — то же, после набухания образца.
Характерная зависимость относительного набухания хвалынских глин от давления приведена на рис. 15.11, б.
По относительному набуханию sw , определяемому для необжатого образца, т. е. при р = 0, грунты классифицируются следующим образом: ненабухающие при 0,12.
Давление набухания psw соответствует давлению, возникающему при замачивании грунта в замкнутом объеме, т. е. при отсутствии деформаций.
Ответственным этапом при проектировании фундаментов на набухающих грунтах является расчетный прогноз деформаций оснований. На основе этих расчетов определяют абсолютные значения подъема отдельных фундаментов и их относительные вертикальные смещения, которые не должны превышать предельных значений.
Подъем основания при набухании грунта hsw определяют методом послойного суммирования в соответствии со схемой на рис. 15.12.
Рис. 15.12. Схема к расчету подъема основания при набухании
Для расчета необходимо построить эпюры природных напряжений zg, дополнительных напряжений от фундамента zp и дополнительных давлений z, ad .
При местном замачивании основания процесс набухания в увлажненной зоне встречает противодействие от веса незамоченного грунта за ее пределами, что учитывается введением в расчет дополнительных давлений z, ad , зависящих от размеров и формы зоны замачивания и вычисляемых по формуле
z, ad = kg (d + z) (15.21)
где kg - коэффициент, принимаемый по СНиП 2.02.01 - 83.
При увеличении размеров увлажненной зоны этот коэффициент стремится к нулю, что часто с определенным инженерным запасом и принимается в расчетах.
Нижняя граница зоны набухания Нsw соответствует глубине, на которой суммарное вертикальное напряжение z, tot =zp + zg + z, ad равно давлению набухания psw.
Формула для вычисления подъема основания имеет вид
hsw = sw, i hi ksw, i (15.22)
где sw, i — относительное набухание грунта i-го слоя, соответствующее суммарному напряжению z, tot в слое; hi — толщина i-го слоя; ksw, i — коэффициент, принимаемый равным 0,8 при z, tot = 50 кПа и 0,6 при z, tot = 300 кПа, а при промежуточных значениях z, tot — по интерполяции.
Если расчетные деформации набухания hsw превышают предельные значения su, применяют различные мероприятия, снижающие или полностью исключающие деформации, вызванные набуханием, или уменьшающие их неравномерность до заданных пределов.
Водозащитные мероприятия. Для предупреждения проникания воды или химических растворов в грунтовое основание устраивают отмостки вокруг зданий шириной 2. 3 м, применяют водонепроницаемые экраны под всем сооружением из полимерных материалов либо из асфальта, заключают водопроводные и канализационные трубы в специальные железобетонные лотки и т. п. При этом следует иметь в виду, что маловлажные набухающие грунты иногда рассечены большим количеством усадочных трещин, по которым вода может легко проникать в грунтовое основание.
Улучшение свойств оснований. Предварительное замачивание применяют при небольших толщах набухающих грунтов. Этим мероприятием искусственно вызывается процесс набухания грунтовой толщи, и в дальнейшем строительство ведется как на водонасыщенных ненабухающих грунтах. Предварительное замачивание нельзя использовать, если во время эксплуатации может произойти высушивание грунта (например, в основании нагревательных печей и т. п.), что приведет к усадочным деформациям.
Замачивание осуществляется через скважины диаметром 89. 276 мм, располагаемые в шахматном порядке через 2. 5 м друг от друга. Глубину скважин принимают на 0,5 м меньше расчетной глубины замачивания. Скважины засыпаются песком, гравием или дробленым кислым шлаком. При замачивании ведется наблюдение за деформациями поверхности основания.
Грунтовые подушки применяют для замены всей или части толщи набухающих грунтов. При частичной замене толщину подушек назначают из условия, чтобы подъем фундамента в результате набухания оставшегося слоя набухающих грунтов находился в допустимых пределах. Материалом грунтовых подушек могут служить пылевато-глинистые ненабухающие грунты.
Компенсирующие подушки применяют для уменьшения неравномерности подъема фундаментов при локальном замачивании. Их устраивают из любых, кроме пылеватых, песков на кровле или в пределах толщи набухающих грунтов преимущественно под ленточные фундаменты шириной до 1,5 м, давление по подошве которых составляет менее 0,1 МПа.
Рис. 15.13. Схема сил, действующих на компенсирующую подушку:
1 — фундамент; 2 — обратная засыпка; 3 — набухающий грунт; 4 — песчаная компенсирующая подушка
Размеры подушки в соответствии со схемой на рис. 15.13 принимают по табл. 15.1.
Таблица 15.1. Размеры компенсирующей подушки
Ширина фундамента b, м
Размеры подушки, м
bz
Принцип работы компенсирующей подушки состоит в следующем. В связи с тем что ширина песчаной подушки превышает ширину фундамента, при набухании грунтов происходит выпирание песка между фундаментом и стенкой траншеи. Поэтому при подъеме дна такой траншеи песок вокруг фундамента поднимается, а сам фундамент остается практически неподвижным.
Прорезка набухающих грунтов свайными фундаментами и глубокими опорами эффективна, если толща набухающих грунтов не превышает 12 м. При набухании грунтов возникают силы набухания, направленные вверх и действующие по части боковой поверхности свай, расположенной в пределах толщи набухающих грунтов. Эти силы стремятся поднять сваи вверх. Для исключения подъема длина свай должна быть назначена таким образом, чтобы указанные силы были меньше, чем сумма нагрузок от сооружения и силы сопротивления по боковой поверхности в нижней части свай, заглубленной в ненабухающие грунты. Для увеличения сил сопротивления в заделанной части свай можно применять винтовые сваи или сваи с уширенной пятой.
К конструктивным мероприятиям относится увеличение жесткости зданий путем разбивки их на отдельные отсеки. Крупнопанельные здания, наиболее чувствительные к неравномерным подъемам, следует разделять осадочными швами на отсеки длиной не более 30 м. Увеличение прочности достигается введением армированных поясов толщиной не менее 15 см, устраиваемых в нескольких уровнях по высоте. При использовании набухающих грунтов в качестве естественных оснований необходимо проектировать фундаменты с наибольшим возможным давлением по подошве. Поэтому следует отдавать предпочтение ленточным и столбчатым фундаментам, устраивая фундаменты в виде плит и перекрестных лент только в тех сооружениях, где это обусловлено их конструктивной схемой. Конструкция подкрановых путей должна обеспечивать возможность рихтовки рельсов на величину не менее 50 мм в вертикальном и горизонтальном направлениях.
Введение.
Особенности проектирования фундаментов на набухающих грунтах.
Определение характеристик набухающих грунтов.
Расчёт деформации основания.
Конструктивные мероприятия по уменьшению и.
выравниванию деформации основания.
Подготовка проектирования усиления грунтов.
Список используемой литературы.
- формат pdf
- размер 7.74 МБ
- добавлен 16 апреля 2011 г.
Одесса, 1989 год, ОГАСА Алгоритм 8 - Расчет свайного фундамента из забивных железобетонных свай в просадочных грунтах. Алгоритм 9 - Расчет свайного фундамента из призматических свай в просадочных грунтах. Алгоритм 10 - Расчет призматических свай по прочности материала. Алгоритм 11 - Расчет свайного фундамента из пирамидальных свай уплотнения. Алгоритм 12 - Расчет фундаментов из блоков ребристой конструкции. Алгоритм 13 - Расчет свайных фундаменто.
Крутов В.И. Основания и фундаменты на просадочных грунтах
- формат djvu
- размер 13.81 МБ
- добавлен 01 января 2010 г.
Будивельник, Киев, 1982. – 224 с. В книге описываются основные особенности и характеристики просадочных грунтов, закономерности развития деформаций от нагрузок фундаментов, собственного веса грунта, освещено взаимодействие свай, фундаментов, закрепленных массивов, приведены методы уплотнения грунтов. Даны методы расчета осадок оснований и фундаментов под зданиями, расположенными на просадочных грунтах.
Морарескул Н.Н. Основания и фундаменты в торфяных грунтах
- формат djvu
- размер 1.31 МБ
- добавлен 01 января 2010 г.
Стройиздат, Ленинград, 1979. – 80 с. В книге освещены вопросы проектирования и устройства оснований и фундаментов в местах залегпния торфа в верхней части напластования фундаментов. Приведены строительные свойства торфа и особенности проектирования фундаментов на естественном основании, на песчаных подушках, на сваях. Книга предназначена для научных работников и проектировщиков.
Морарескул Н.Н. Основания и фундаменты в торфяных грунтах
- формат pdf
- размер 3.32 МБ
- добавлен 27 декабря 2010 г.
Л., Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1979. — 80 с., ил. В книге освещены вопросы проектирования и устройства оснований и фундаментов в специфических условиях заболоченных территорий, т. е. в местах залегания торфа в верхней части напластования грунтов. Приведены строительные свойства торфа и особенности проектирования фундаментов на естественном основании, на песчаных подушках, на сваях. Рассмотрены характерные особенности производства работ но устр.
Ответы по предмету Основания и фундаменты
- формат docx
- размер 3.48 МБ
- добавлен 10 января 2012 г.
Экзамен по ОиФ Классификация оснований. Инженерно-геологическая оценка строительных свойств грунтовых оснований. Влияние геологических условий и конструктивных особенностей здания на назначение глубины заложения фундаментов на естественном основании. Классификация и типы фундаментов. Вариантность проектирования фундаментов при выборе материалов для их постройки. Монолитные и сборные фундаменты. Экономическое обоснование их применения. Вариа.
Полищук А.И. Основы проектирования и устройства фундаментов реконструируемых зданий
- формат djvu
- размер 6.37 МБ
- добавлен 21 декабря 2008 г.
Нортхэмптон: STT; Томск: STT, 2004г. - 476с. Работа посвящена решению проблемы проектирования и устройства фундаментов в условиях реконструкции и восстановления зданий. Выявлены закономерности изменения давления фундаментов мелкого заложения на грунты оснований в зависимости от назначения, конструктивной схемы, времени постройки зданий, вида и состояния грунтов несущего слоя. Установлены особенности изменения свойств грунтов, уплотненных давлени.
Рекомендации по проектированию и устройству свайных фундаментов на пучинистых грунтах
- формат doc
- размер 383.5 КБ
- добавлен 06 февраля 2011 г.
Руководство по проектированию и устройству фундаментов в вытрамбованных котлованах
- формат djvu
- размер 1.31 МБ
- добавлен 23 января 2011 г.
Москва, НИИОСП им. Герсеванова Госстроя СССР, 1981. —56 с. В Руководстве даны общие положения по проектированию и устройству фундаментов в вытрамбованных котлованах на просадочных грунтах. Приводятся требования по проектированию и расчету фундаментов в вытрамбованных котлованах, включая: столбчатых фундаментов, ленточных прерывистых фундаментов, а также фундаментов с уширенным основанием, получаемым путем втрамбовывания в вытрамбованный котлован.
Фремов М.Г., Игнатова О.И. и др. Руководство по проектированию оснований зданий и сооружений
- формат doc
- размер 8.23 МБ
- добавлен 28 февраля 2011 г.
Цытович Н.А., Березанцев В.Г., Далматов М.Ю. Основания и фундаменты. Краткий курс
- формат pdf
- размер 51.65 МБ
- добавлен 15 августа 2011 г.
Понятие
Набухающие грунты – это один из видов структурно-неустойчивых грунтов. Следовательно, им присуща способность к резкому снижению прочности структурных связей между частицами при определенных воздействиях во время строительства и эксплуатации зданий и сооружений. Таким воздействием является замачивание грунтов водой и особенно растворами серной кислоты.
К набухающим относят глинистые грунты с большим содержанием гидрофильных глинистых минералов (монтмориллонит) и малой влажностью в природном состоянии (W Распространение
Набухающие грунты имеют широкое распространение. Такие грунты распространены в Египте, Бирме, США, ЮАР, а в Индии более 30% территории занимают так называемые хлопковые почвы. В странах СНГ такие грунты встречаются в Казахстане, Грузии, Азербайджане, Украине, России (Поволжье, Северный Кавказ и других районах). Распространены набухающие грунты в равнинах, реже в предгорных районах, и приурочены к зонам сухих степей и полупустынь. Для районов развития набухающих грунтов характерно незначительное количество атмосферных осадков, общий дефицит влажности воздуха, продолжительные засушливые периоды в летнее время. По условиям залегания набухающие грунты в отличие от лессовых пород могут занимать не только покровное положение, но и располагаться на значительной глубине от поверхности земли. Мощность набухающих грунтов колеблется от нескольких метров до нескольких десятков метров.
Для расчета необходимо построить эпюры природных напряжений σzg, дополнительных напряжений от фундаментаσzp и дополнительных давлений σz,ad.
При местном замачивании основания процесс набухания в увлажненной зоне встречает противодействие от веса незамоченного грунта за ее пределами, что учитывается введением в расчет дополнительных давлений σz, зависящих от размеров и формы зоны замачивания и вычисляемых по формуле
σz, ad = kg γ (d + z)
Формула для вычисления подъема основания имеет вид:
hsw =∑ εsw, hi ksw, i
где εsw, i — относительное набухание грунта i-го слоя, соответствующее суммарному напряжению σz, tot в слое; hi— толщина i-го слоя; ksw, i —коэффициент, принимаемый равным 0,8 при z, tot = 50 кПа и 0,6 при z, tot = 300 кПа, а при промежуточных значениях z, tot — по интерполяции.
Если расчетные деформации набухания hsw превышают предельные значения su, применяют различные мероприятия, снижающие или полностью исключающие деформации, вызванные набуханием, или уменьшающие их неравномерность до заданных пределов.
Меры по снижению деформаций
Казалось бы, при строительстве на набухающих грунтах рациональней использовать свайный или глубокий фундаменты, но данные фундаменты не выгодно использовать при малоэтажном строительстве. В данном случае возможно использование ленточного или столбчатого фундамента, но тогда для обеспечения надежной эксплуатации зданий и сооружений на набухающих грунтах применяют комплекс различных мер:
— водозащитные мероприятия для предотвращения локального замачивания грунтов основания;
-предварительное замачивание
— замена набухающего грунта местным ненабухающим, уплотненным до заданной плотности;
— применение компенсирующих подушек, выравнивающих неравномерности подъема ленточных фундаментов при локальном замачивании основания;
— полная или частичная прорезка набухающего грунта свайными фундаментами.
— конструктивные мероприятия
Водозащитные мероприятия. Для предупреждения проникания воды или химических растворов в грунтовое основание устраивают отмостки вокруг зданий шириной 2…3 м, применяют водонепроницаемые экраны под всем сооружением из полимерных материалов либо из асфальта, заключают водопроводные и канализационные трубы в специальные железобетонные лотки и т. п. При этом следует иметь в виду, что маловлажные набухающие грунты иногда рассечены большим количеством усадочных трещин, по которым вода может легко проникать в грунтовое основание.
Предварительное замачивание применяют при небольших толщах набухающих грунтов. Сущность этого метода состоит в том, что до начала строительства грунта основания увлажняется искусственным путем с тем, чтобы произошло разуплотнение грунта в пределах всей или части набухающей толщи. На подготовленном путём замачивания основании возводится сооружение. Предварительное замачивание нельзя использовать, если во время эксплуатации может произойти высушивание грунта (например, в основании нагревательных печей и т. п.), что приведет к усадочным деформациям. Замачивание осуществляется через скважины диаметром 89…276 мм, располагаемые в шахматном порядке через 2…5 м друг от друга. Глубину скважин принимают на 0,5 м меньше расчетной глубины замачивания. Скважины засыпаются песком, гравием или дробленым кислым шлаком. При замачивании ведется наблюдение за деформациями поверхности основания.
Грунтовые подушки применяют для замены всей или части толщи набухающих грунтов. При частичной замене толщину подушек назначают из условия, чтобы подъем фундамента в результате набухания оставшегося слоя набухающих грунтов находился в допустимых пределах. Материалом грунтовых подушек могут служить пылевато-глинистые ненабухающие грунты.
Компенсирующие подушки применяют для уменьшения неравномерности подъема фундаментов при локальном замачивании. Их устраивают из любых, кроме пылеватых, песков на кровле или в пределах толщи набухающих грунтов преимущественно под ленточные фундаменты шириной до 1,5 м, давление по подошве которых составляет менее 0,1 МПа.
Принцип работы компенсирующей подушки состоит в следующем. В связи с тем, что ширина песчаной подушки превышает ширину фундамента, при набухании грунтов происходит выпирание песка между фундаментом и стенкой траншеи. Поэтому при подъеме дна такой траншеи песок вокруг фундамента поднимается, а сам фундамент остается практически неподвижным.
Прорезка набухающих грунтов свайными фундаментами и глубокими опорами эффективна, если толща набухающих грунтов не превышает 12 м. При набухании грунтов возникают силы набухания, направленные вверх и действующие по части боковой поверхности свай, расположенной в пределах толщи набухающих грунтов. Эти силы стремятся поднять сваи вверх. Для исключения подъема длина свай должна быть назначена таким образом, чтобы указанные силы были меньше, чем сумма нагрузок от сооружения и силы сопротивления по боковой поверхности в нижней части свай, заглубленной в ненабухающие грунты. Для увеличения сил сопротивления в заделанной части свай можно применять винтовые сваи или сваи с уширенной пятой.
К конструктивным мероприятиям относится увеличение жесткости зданий путем разбивки их на отдельные отсеки. Крупнопанельные здания, наиболее чувствительные к неравномерным подъемам, следует разделять осадочными швами на отсеки длиной не более 30 м. Увеличение прочности достигается введением армированных поясов толщиной не менее 15 см, устраиваемых в нескольких уровнях по высоте. При использовании набухающих грунтов в качестве естественных оснований необходимо проектировать фундаменты с наибольшим возможным давлением по подошве. Поэтому следует отдавать предпочтение ленточным и столбчатым фундаментам, устраивая фундаменты в виде плит и перекрестных лент только в тех сооружениях, где это обусловлено их конструктивной схемой.
Заключение
Увеличение влажности набухающих грунтов приводит к подъему расположенных в них фундаментов и развитию отрицательного (негативного) трения в случае свайных фундаментов. Профессор Сорочан приводит примеры, когда подъем некоторых конструкций при набухании грунтов основания достигал 580 мм. Усадка грунта после высыхания вызывает осадку сооружений. В ряде случаев представляет опасность также и горизонтальное давление набухания на подземные элементы конструкций.
Так что строительство на набухающих грунтах – это серьезная и актуальная проблема. Недооценка их набухания явилась причиной повреждения многих промышленных и гражданских зданий и сооружений.
Одним из печально известных случаев – обрушение 5-этажного жилого дома в г. Караганда, Казахстан.
Многоквартирный жилой дом, возведенный за счет средств участников долевого строительства, был сдан в эксплуатацию в 2009 году.
1 апреля 2012г., в доме произошло обрушение строительных несущих конструкций, на стенах помещений образовались трещины, здание начало крениться. Из аварийного дома были переселены 138 человек.
6 апреля дом рухнул. По заключениям экспертных организаций основной причиной обрушения части существующего дома явилось отсутствие мероприятий по выполнению требований, исключающих проявление и предотвращение влияния набухающих свойств грунтов на устойчивость здания.
Несмотря на то, что процессы набухания существенно осложняют строительство и эксплуатацию зданий и сооружений, районы их распространения интенсивно осваиваются. Это объясняется дефицитом свободных территорий для строительства, темпы которого в последнее время показывают тенденции к росту.
Процессы набухания и усадки, и факторы, влияющие на них. Причины появления и оценка последствий. Способы снижения и исключения неблагоприятных воздействий от набухания или усадки. Особенности проектирования оснований сооружений на набухающих грунтах.
| Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 01.04.2020 |
| Размер файла | 110,2 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Свойства набухающих грунтов
Введение
грунт усадка набухание сооружение
Процессы набухания и усадки характерны для набухающих грунтов. К набухающим грунтам относятся глинистые отложения, характерной особенностью которых является повышенная плотность и высокое содержание (65--85%) глинистых частиц размером менее 0,005 мм
Набухающие грунты имеют широкое распространение. Такие грунты распространены в Египте, Бирме, США, ЮАР, а в Индии более 30% территории занимают так называемые хлопковые почвы. В странах СНГ такие группы встречаются в Казахстане, Грузии, Азербайджане, Украине, России (Поволжье, Северный Кавказ и других районах).
Характерной особенностью набухающих грунтов является резкое снижение их несущей способности при замачивании.
1. Свойства набухающих грунтов
Набухающие глинистые грунты характеризуются следующими параметрами:
· давлением набухания Psщ;
· влажностью набухания щsщ;
· относительным набуханием при заданном давлении еsщ;
· относительной усадкой при высыхании еsh.
Эти характеристики определяются в лабораторных условиях согласно ГОСТ 24143-80.
Давлением набухания Psщ грунта называют то минимальное давление, при котором грунт не набухает.
Давление набухания развивается в глинистом грунте как реакция внешней нагрузке, передаваемой на грунт от сооружения или выщелачивающей толщи грунта. Это давление может достичь 0,8 МПа и возникает в основании гидротехнических сооружений после пуска в них воды, что приводит к деформациям этих сооружений, вследствие неравномерного поднятия фундамента на разных участках.
За влажность набухания щsщ 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 еsщ, который находят испытанием грунта в одометре, и нагружают давлением, которое ожидается на данной глубине с учетом давления от возводимого сооружения. 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 (рис. 1).
Рис. 1. Зависимости деформаций набухающего грунта (а) и относительного набухания (б) от нормального давления
При экранировании поверхности и изменении водно-теплового режима относительное набухание находят по формуле:
где k -- коэффициент, определяемый опытным путем, а при отсутствии экспериментальных данных принимается равным 2;
щeg -- конечная (установившаяся) влажность грунта;
щ0 -- начальная влажность грунта;
е0 -- 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 що.
Снижение прочностных характеристик при набухании происходит у всех набухающих грунтов. После набухания грунта модуль деформации уменьшается в несколько раз, что наглядно видно из табл. 1. Также видно, что модуль деформации набухающих глин, определенный в лабораторных условиях, значительно ниже, чем определенный при полевых испытаниях.
Таблица 1. Значения модуля деформации набухающих глин до и после замачивания (по Е.А. Сорочану, 1989)
Значения модуля деформации, МПа
Отношение значений модуля деформации, определенного полевым методом,
Так, для глины природной влажности модуль деформации по полевым данным больше, чем по лабораторным, в 2,3--2,7 раза, а для увлажненной -- в 3,0--3,3 раза.
2. Процессы набухания и усадки
Набухающими называют пылевато-глинистые грунты, которые при замачивании водой увеличиваются в объеме
Следует иметь в виду, что способность набухать имеют некоторые виды шлаков, а также не набухающие в обычных условиях пылевато-глинистые грунты, если они замачиваются отходами химических производств, в частности растворами серной кислоты. В набухающих грунтах возможен и обратный процесс -- усадка или уменьшение объема при снижении влажности.
Поступающая в набухающие грунты влага адсорбируется поверхностью глинистых частиц, образуя гидратные оболочки. При первоначальном относительно близком расположении частиц под действием гидратных оболочек они раздвигаются, вызывая увеличение объема грунта. Часть воды проникает внутрь кристаллов глинистых минералов, также приводя к увеличению объема грунта. При уменьшении влажности набухающих грунтов возникает их осадка, приводящая к объемным деформациям. Таким образом, набухающие грунты отличаются набуханием (увеличением объема) при увлажнении и усадкой (уменьшением объема) при высыхании.
3. Причины возникновения набухания и усадки
Набухание и усадка грунтов на строительной площадке возможны в результате следующих явлений:
· подъема уровня подземных вод или инфильтрации (увлажнения поверхностными или производственными водами);
· накопления влаги в ограниченной по глубине зоне под сооружением в результате нарушения природных условий испарения, возможного при застройке и асфальтировании городской территории (экранирование поверхности);
· за счет изменения водно-теплового режима в верхней части зоны аэрации, происходящих в результате влияния сезонных климатических факторов;
· за счет высыхания от воздействия тепловых источников (котельных, доменных печей, атомных, тепловых электростанций и др.).
4. Последствия процессов набухания или усадки
Неравномерности поднятия или опускания фундаментов, возможные в результате набухания или усадки, суммируются с ожидаемыми неравномерностями осадок от действия внешних нагрузок. Если суммарные неравномерности превысят предельно допустимые, устанавливаемые нормами, необходимо предусматривать мероприятия по предотвращению возможного замачивания, аналогичные рассмотренным при наличии в основании лёссовых грунтов.
В некоторых случаях прибегают к предварительному замачиванию в пределах толщи набухающих грунтов, однако выполнение данного мероприятия осложняется медленным протеканием этого процесса. Для его ускорения иногда применяют вертикальные дрены.
Снижения интенсивности набухания удается добиться за счет максимального сокращения сроков работ по возведению фундаментов, используя при этом водонепроницаемые материалы и слабо фильтрующие обратные засыпки.
Иногда применяют компенсирующие песчаные подушки, позволяющие частично сглаживать неравномерное набухание грунта вследствие более раномерного распределения давления на большую площадь. Одновременно песчаные подушки способствуют сравнительно равномерному развитию набухания, обеспечивая отекание влаги с мест большего подъема набухшего грунта в пониженные зоны, где набухание замедлилось, тем самым автоматически регулируя развитие процесса набухания.
Исключить влияние неблагоприятных воздействий от набухания или усадки удается с помощью полной или частичной замены слоя набухающего грунта ненабухающим.
Использование свайных фундаментов с полной прорезкой слоев набухающих грунтов предотвращают вредное воздействие набухания, но не исключает его влияния на полы и конструкции, устраиваемые непосредственно на поверхности грунта. Набухание довольно часто приводит к поднятию полов первого этажа, поэтому для исключения этого явления полы рекомендуется устраивать по перекрытиям. Применение свайных фундаментов с частичной прорезкой толщи набухающих грунтов приводит к существенному уменьшению поднятия фундаментов в случае, если нижележащий слой набухающего грунта имеет небольшую мощность и загружен значительной нагрузкой от прорезаемой толщи.
При прорезке сваями набухающего грунта следует учитывать развитие сил трения по их боковым поверхностям. Если эти силы окажутся больше нагрузки, приходящейся на сваи, то фундамент может подняться, вызвав деформацию сооружения (фундамент из буронабивных свай с уширенной пятой в условиях набухающих и испытывающих усадку грунтов: 1 -- водонепроницаемая отмостка; 2 -- ростверк; 3 -- песок; 4 -- набухающий или испытывающий усадку грунт; 5 -- свая с уширением; 6 -- ненабухающий грунт).
Для полного исключения влияния возможных сезонных вертикальных колебаний поверхности грунта часто устраивают фундаменты из буронабивных свай с уширением. Заделка нижнего уширенного конца свай в ненабухающий грунт уменьшает вредное воздействие трения по боковой поверхности. Горизонтальное воздействие усадки и набухания устраняют с помощью обратной засыпки пазух песком и укладки в зоне подошвы ростверка продольной арматуры, воспринимающей горизонтальные поперечные разрывающие усилия.
5. Способы снижения и исключения неблагоприятных воздействий от набухания или усадки
Снижения интенсивности набухания удается добиться за счет максимального сокращения сроков работ по возведению фундаментов, используя при этом водонепроницаемые материалы и слабо фильтрующие обратные засыпки.
Иногда применяют компенсирующие песчаные подушки, позволяющие частично сглаживать неравномерное набухание грунта вследствие более равномерного распределения давления на большую площадь. Одновременно песчаные подушки способствуют сравнительно равномерному развитию набухания, обеспечивая стекание влаги с мест большего подъема набухшего грунта в пониженные зоны, где набухание замедлилось, тем самым автоматически регулируя развитие процесса набухания.
Исключить влияние неблагоприятных воздействий от набухания или усадки удается с помощью полной или частичной замены слоя набухающего грунта не набухающим.
6. Особенности проектирования оснований сооружений, возводимых на набухающих грунтах
Основания, сложенные набухающими грунтами, должны проектироваться с учетом способности таких грунтов при повышении влажности увеличиваться в объеме - набухать. При последующем понижении влажности у набухающих грунтов происходит обратный процесс - усадка.
Набухание грунтов происходит при разработке грунтов в котлованах и укладке грунтов в насыпи - так как основная масса грунта, принадлежит к покровным отложениям, четвертичного возраста, венчающим все геологические разрезы.
Перекрытые ими дочетвертичные глинистые породы набухают сильнее в силу более высокой плотности, меньшей влажности, разгрузки при вскрытии котлованами, выемками, когда и происходит разрушение структурных связей при воздействии осадков и смены температурного режима.
Наиболее интенсивно процессы набухания-усадки протекают в зонах переменного температурно-влажностного режима -- в откосах и насыпях.
В естественном состоянии глины, вмещающие, перекрывающие и подстилающие пласты водоносных песков, не размягчаются подземными водами, а как бы консервируются; подземные воды не влияют на склонность коренных глин к набуханию.
Однако при разработке котлованов происходит снятие слоя грунта, уменьшение давления, и доступ к коренным отложениям влаги, и возможности изменения температурного режима.
Набухание проявляется при нарушении природного сложения глинистых грунтов -- усадке при подсыхании и набуханию при увлажнении способны все глины и суглинки, но эта способность проявляется только при определенных условиях.
Сильнее всего склонны к усадке и набуханию морские и озерные глины палеогена, неогена и четвертичной системы, особенно мелководных фаций, и элювий-делювий этих пород.
Более сильно подвержены усадке и набуханию высокодисперсные глины средней и высокой степени литификации, обладающие обратимыми коагуляционными и стабилизационными структурными связями.
Как правило, содержание в них частиц мельче 0,005 мм превышает 50%, число пластичности составляет 0,28, границы раскатывания и текучести соответственно превышают 0,27 и 0,55. В составе этих глин присутствуют минералы групп гидрослюд, монтмориллонита и бейделлита;
Способность к набуханию связана с гидрофильным характером глинистых минералов, слагающих связные грунты, и большой удельной поверхностью последних.
Набухание -- это результат гидратации грунта которое обусловлено в основном образованием в грунте рыхлосвязанной воды. Оболочки связанной воды, формирующиеся вокруг коллоидных и глинистых частиц, уменьшают силы сцепления между ними, раздвигают их и этим вызывают увеличение объема грунта.
Набухание характеризуется влажностью (количеством воды, впитанной образцом испытуемого грунта при полном набухании), давлением, которое развивается в набухшем образце, и величиной набухания (отношением объема или высоты набухшего образца к первоначальному его объему или высоте до набухания.).
Основания, сложенные набухающими грунтами, должны проектироваться с учетом способности таких грунтов при повышении влажности увеличиваться в объеме - набухать.
Набухающие грунты характеризуются давлением набухания рsw, влажностью набухания wsw, относительным набуханием еsw при заданном давлении уsw и относительной усадкой при высыхании еsh, характеристики набухающих грунтов - конечная (установившаяся, равновесная) влажность грунта weq, так и начальные значения влажности wo и коэффициента пористости eo.
Грунт набухающий -- грунт, который при замачивании водой или другой жидкостью увеличивается в объеме и имеет относительную деформацию набухания (в условиях свободного набухания) -- e_sw >= 0,04.
Относительная деформация набухания без нагрузки -- e_sw, д.е. -- отношение увеличения высоты образца грунта после свободного набухания в условиях невозможности бокового расширения к начальной высоте образца природной влажности. Определяется по ГОСТ 24143.
По относительной деформации набухания без нагрузки e_sw глинистые грунты подразделяют согласно таблице.
Заключение
Для набухающих грунтов, при проектировании на них, зданий и сооружений, необходимо учитывать распространение и условия залегания, их мощность, минеральный и литологический состав, строение (наличие карманов, линз и прослоек пылеватого и песчаного материала); структурно-текстурные особенности, условия залегания покрывающих и подстилающих грунтов; величину раскрытия, глубину и направление распространения усадочных трещин, мощность зоны трещиноватости; относительное набухание (свободное и под нагрузками); влажность грунта после набухания; давление набухания; линейную и объемную усадку грунта; влажность на пределе усадки; горизонтальные давления, возникающие при набухании и усадке грунтов; оценку изменения свойств набухающих грунтов при строительстве и эксплуатации объектов.
При определении деформаций основания осадка его от внешней нагрузки и возможная осадка от уменьшения влажности набухающего грунта должны суммироваться. Подъем основания в результате набухания грунта определяется в предположении, что осадки основания от внешней нагрузки стабилизировались.
При расчетных деформациях основания, сложенного набухающими грунтами, больше предельных или недостаточной несущей способности основания должны предусматриваться следующие мероприятия в соответствии с указаниями пп. 2.67-2.71:
· предварительное замачивание основания в пределах всей или части толщи набухающих грунтов;
· применение компенсирующих песчаных подушек;
· полная или частичная замена слоя набухающего грунта ненабухающим;
· полная или частичная прорезка фундаментами слоя набухающего грунта.
Список литературы
Подобные документы
Особенности набухания и пластичности глинистых грунтов. Определение набухания, верхнего и нижнего пределов пластичности. Исследование влияния на свойства грунта замачивания и высушивания при проведении инженерного строительства разнообразных объектов.
курсовая работа [954,4 K], добавлен 30.03.2014
Геологическое строение, стратиграфия, генезис отложений, тектоника территории района изысканий. Коррозионная активность грунтов и воды. Закономерности изменения и взаимовлияния физических характеристик специфических глинистых грунтов и давления набухания.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 16.02.2016
Характеристика крупнообломочных и песчаных грунтов. Анализ влияния состава, структуры, текстуры и состояния грунтов на их свойства. Инженерно-геологическая классификация грунтов. Характер связей между частицами в породах. Механические свойства грунтов.
контрольная работа [27,9 K], добавлен 19.10.2014
Предельные абсолютные и относительные деформации пучения фундамента. Физико-механические характеристики мерзлых грунтов. Классификация мёрзлых грунтов по гранулометрическому составу, льдистости и засоленности. Свойства просадочных грунтов лёссовых пород.
курсовая работа [558,0 K], добавлен 07.06.2009
Породообразующие минералы и горные породы. Водно-физические свойства грунтов. Экзогенные процессы и вызванные ими явления. Геологическая деятельность атмосферных осадков. Геологическая деятельность озер, болот и водохранилищ. Особенности лессовых грунтов.
Читайте также: