Основные теоретические положения

Лабораторная работа № 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСАДОЧНЫХ СВОЙСТВ ГЛИНИСТОГО ГРУНТА

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью настоящей работы является изучение физико-механических характеристик просадочных грунтов.

В результате выполнения настоящей работы исполнитель должен:

1. Изучить свойства структурно-неустойчивых грунтов;

2. Изучить при каких условиях происходит просадка оснований;

3. Знать какими параметрами характеризуются просадочные грунты;

4. Знать по какому признаку устанавливается тип грунтов по просадочности;

5. Изучить устройство и принцип работы применяемых приборов;

6. Уметь определять относительную деформацию просадки;

7. Знать принципы строительства на просадочных грунтах.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Структурно-неустойчивые грунты это слабые сильносжимаемые глинистые, лессовые просадочные, и вечномерзлые грунты. Использование этих грунтов в качестве оснований зданий и сооружений рассматривается с учетом условий возможного нарушения их природной структуры и развития просадки. На этой основе разрабатываются соответствующие мероприятия по обеспечению устойчивости зданий и сооружений. Наиболее распространенными на территории Тульской области являются лессовые грунты.

Лессы - это осадочные породы, состоящие из пылеватых фракций размерами от 0,05 до 0,002 мм (свыше 50%), которые в процессе образования оказались неуплотненными и структурно-неустойчивыми грунтами. Характерной особенностью лессовых грунтов является нарастание дополнительной деформации (просадки) от силы тяжести при их замачивании.

Природная влажность лессов составляет от 8 до 17%, пористость более 40%, а плотность 0,11—0,17 т/м³ осадки возникают как под действием силы тяжести грунта, так и под действием дополнительного давления от сооружения. Замачивание лессовых грунтов под сооружениями происходит в результате утечек воды из водопроводно-канализационных трубопроводов, интенсивной инфильтрации атмосферных вод через некачественно выполненные засыпку и отмостку, подъема уровня грунтовых вод при гидротехническом строительстве или обводнении территории предприятий и т. д. По характеру влияния увлажнения лессовые грунты разделяются на набухающие, непросадочные и просадочные.

По СНиП 2.02.01-83* к просадочным грунтам относятся лессы и лессовидные грунты со степенью влажности < 0,8, для которых значения показателя П меньше следующих значений

	< 0,1	0,1 … 0,14	0,14 … 0,22
Показатель П	0,1	0,17	0,24

Показатель П определяется по формуле

,

где е - коэффициент пористости грунта природного сложения и влажности;

- коэффициент пористости того же грунта при влажности на границе текучести:

.

По этим показателям производится предварительная качественная оценка просадочности грунтов

Просадочные фунты характеризуются относительной просадочностью и начальным просадочным давлением

Относительная просадочность грунта определяется по формуле

,

где h_n,p и h_sat,p - высота образца соответственно природной влажности и после его полного водонасыщения (w = w_sat) при давлении p, равном вертикальному напряжению на рассматриваемой глубине от внешней нагрузки и собственного веса грунта p = s_zp + s_zg - при определении просадки грунта в верхней зоне просадки; при определении просадки грунта в нижней зоне просадки также учитывается дополнительная нагрузка от сил негативного трения;

h_n,g - высота того же образца природной влажности при p = s_zg.

За начальное просадочное давление принимают:

- давление, при котором относительная просадочность = 0,01при лабораторных испытаниях грунтов в компрессионном приборе;

- давление, равное) пределу пропорциональной зависимости на графике «осадка штампа - нагрузка» при полевых испытаниях штампами предварительно замоченных грунтов;

- природное давление на глубине, начиная с которого происходит просадка грунта от его силы тяжести при замачивании грунтов в опытных котлованах.

Начальное просадочное давление определяют для каждого слоя грунта по графику (рисунок 1) следующим образом:

а) производят компрессионные испытания грунта по методу двух кривых и находят при разных давлениях;

б) строят график ;

в) на графике проводят линию из точки = 0,01, параллельную оси абсцисс. Из точки пересечения ее с графиком просадки опускают перпендикуляр на ось р и получают значение начального просадочного давления.

Рисунок 1 – График зависимости относительной просадочности от давления

Начальное просадочное давление колеблется от 0,05 до 0,2 МПа.

В зависимости от начального просадочного давления различают грунты: сильнопросадочные 0,05 - МПа; средней просадочности - = 0,05...0,1 МПа; непросадочные — 0,2 МПа.

Начальное просадочное давление облегчает определение безопасного давления на подошве фундамента и выбор типа фундамента с учетом возможного замачивания просадочного основания. Чем больше начальное просадочное давление, тем устойчивее грунты при замачивании.

Давление, при котором следует определять (h_n,p и h_sat,p при испытании в компрессионном приборе), вычисляется по формуле

,

где - давление, вызванное нагрузкой от здания или сооружения на глубине z (отсчитывается от подошвы фундамента);

- давление от силы тяжести грунта на глубине z.

Дополнительное давление от здания или сооружения на глубине z определяется по формуле:

,

где - коэффициент распределения давления по глубине основания;

р - среднее давление от здания или сооружения под подошвой фундамента;

- давление от силы тяжести грунта на уровне подошвы фундамента (бытовое давление).

Если ≥ 0,01, то грунты относят к просадочным. Возможную просадку в пределах всей сжимаемой толщи СНиП 2.02.01 - 83* рекомендуют вычислять по формуле

,

где - относительная просадочность отдельных слоев грунта, определяемая при давлении p_i для середины каждого слоя;

h_i — толщина i -тогo слоя грунта;

n - число сжимаемых слоев грунта в пределах просадочной зоны;

- коэффициент условий работы основания (для фундаментов шириной 12 м = 1, а для ленточных фундаментов шириной до 3 м и прямоугольных шириной до 5 м ;

р - среднее давление под подошвой фундамента, кПа;

p_sl,i - начальное просадочное давление грунта i -того слоя, кПа;

р ₀ - давление, равное 100 кПа.

В зависимости от просадки под действием силы тяжести грунтов при их замачивании, согласно СНиП 2.02.01-83*, лессовые грунты подразделяют на два типа: I тип — просадка от силы тяжести грунта отсутствует или не превышает 5 см, II тип — просад­ка от силы тяжести превышает 5 см.

В лессах I типа по просадочности просадка развивается преимущественно в активной зоне основания, а в лессах II типа просадка наблюдается как в активной зоне, так и ниже нее.