Меню

Начальное просадочное давление грунта что это

Начальное просадочное давление

Начальное просадочное давление представляет собой минимальное давление от фундамента или собственного веса грунта, при котором начинает проявляться при полном водонасыщении просадка грунта. По своей сущности это давление, нарушающее природную структурную прочность грунта в водонасыщенном состоянии, в результате чего фаза нормального уплотнения переходит в фазу просадки, сопровождающуюся перестройкой структуры грунта и интенсивным уплотнением.

Из определения начального просадочного давления следует, что величина его должна приниматься при значении относительной просадочности, близком к нулю. Однако исследования показали, что за величину начального просадочного давления по результатам компрессионных испытаний целесообразно принимать давление, при котором относительная просадочность равна той же величине, ниже которой грунты считаются непросадочными. Испытания грунтов в лабораторных условиях для определения начального просадочного давления выполняют методами двух кривых, комбинированным или упрощенным.

Величина начального просадочного давления в полевых условиях для случаев, когда напряженное состояние грунта зависит в основном от нагрузки фундаментов, определяется но комбинированному или упрощенному методам. Суть первого метода состоит в том, что на каждом- участке испытания проводят двумя штампами стандартных размеров, установленными на расстоянии 3—4 м один от другого. В первом пункте штамп устанавливают на просадочный грунт естественной влажности, отдельными ступенями загружают до заданного давления на грунт (обычно 0,2—0,3 МПа), после чего грунт в основании штампа замачивают до стабилизации просадки. Во втором пункте грунт предварительно водонасыщается на глубину 0,8—1 м и в дальнейшем штамп нагружают ступенями по 0,025—0,05 МПа до заданной нагрузки с непрерывным замачиванием грунта.

Исследования, выполненные в различных районах России, показали, что на конечной ступени загрузки суммарные осадки и просадки по методам одной и двух кривых практически совпадают. Расхождение между ними обычно не превышает 5—10%.

По упрощенному методу испытание просадочного грунта при естественной влажности и в водонасыщенном состоянии проводят в одном пункте. Вначале штамп нагружают отдельными ступенями по 0,025—0,05 МПа при естественной влажности грунта до давления, близкого к начальному просадочному. Затем при этом давлении лессовый грунт замачивают до полного водонасыщения на глубину не менее 0,8—1 м; после этого продолжается загрузка штампа при непрерывном замачивании до заданной нагрузки.

По результатам испытаний грунтов штампами величина начального просадочного давления определяется по графику зависимости осадки от нагрузки для водонасыщенного состояния и принимается численно равной условному пределу пропорциональности, характеризующему переход фазы нормального уплотнения водонасыщенного грунта в фазу просадки.

Приведенные методики испытаний просадочных лессовых грунтов при минимальном количестве опытов позволяют определить практически все их деформативные характеристики, а именно: модули деформации при естественной влажности и в водонасыщенном состоянии; величину начального давления; возможную величину просадки штампа при любом давлении по его подошве; степень изменчивости сжимаемости основания при его водонасыщении, а также сопоставить просадки штампа на конечной ступени нагрузки, получаемые по методам одной и двух кривых.

Сопоставление величин начального просадочного давления, определенных по рекомендованным выше методикам, показало, что полевые испытания обычно дают на 10—40% большие значения по сравнению с лабораторными.

Выполненные исследования показали, что для различных районов СССР величина начального просадочного давления лессовых грунтов изменяется от 0,02 до 0,3 МПа. Обычно же для лессовых грунтов УССР, РСФСР и др. районов она равняется 0,08—0,12 МПа, а просадка грунта от собственного веса начинается с глубины 5—7 м. В некоторых районах, сложенных лессовидными суглинками повышенной структурной прочности в водонасыщенном состоянии и по своим физико-механическим характеристикам приближающимися к глинам, величина начального давления повышается до 0,15—0,3 МПа, а просадка от собственного веса начинается с глубины 8—15 м.

Наряду с этим для отдельных предгорных районов Средней Азии, Северного Кавказа и др. величина начального просадочного давления лессовых грунтов часто снижается до 0,02— 0,06 МПа, т. е. просадка от собственного веса происходит с глубины 1,0—3,5 м. В этих районах распространены лессы и легкие лессовидные суглинки, по своим физико-механическим характеристикам приближающиеся к супесям, имеющие естественную влажность 0,03—0,08, объемную массу скелета 1,18—1,3 т/м 3 и низкую структурную прочность.

Начальное просадочное давление, как показали результаты выполненных лабораторных и полевых исследований, зависит в основном от степени плотности и влажности грунта. С увеличением объемной массы скелета и степени влажности грунта начальное просадочное давление возрастает, и эта зависимость по данным испытаний просадочных грунтов штампами площадью 0,5 м 2 имеет практически прямолинейный характер.

Начальное, просадочное давление широко используется в практике проектирования и строительства для: назначения расчетного давления на просадочный грунт, при котором просадка его будет отсутствовать; определения величины деформируемой зоны, т. е. зоны, в пределах которой происходит просадка грунта от нагрузки фундаментов; назначения необходимой глубины уплотнения просадочных грунтов или толщины грунтовой подушки, полностью устраняющих просадку от нагрузки фундаментов; определения глубины, начиная с которой происходит просадка грунта от собственного веса на площадках со II типом грунтовых условий; расчета возможных величин просадок фундаментов и грунтов от их собственного веса и во многих других случаях.

Читайте также:  Клюет ли рыба при высоком атмосферном давлении зимой

Источник

Глава 10. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ СООРУЖЕНИЙ, ВОЗВОДИМЫХ НА СТРУКТУРНО-НЕУСТОЙЧИВЫХ ГРУНТАХ

10.1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ НА ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ

10.1.1. Общие положения

К просадочным относятся грунты, в которых под совместным воздействием внешней нагрузки или собственного веса и замачивания возникают дополнительные деформации, называемые просадочными [1].

Просадочными свойствами чаще всего обладают лёссы, лёссовидные супеси, суглинки, глины, покровные глинистые грунты, маловлажные структурные пески, некоторые виды насыпных грунтов, пепловых отложений [3].

Номенклатурными показателями просадочности, определяющими возможность проявления просадочных свойств грунтов, являются степень влажности Sr и показатель просадочности П , определяемый по формуле [8]

где е — коэффициент пористости природного грунта; еL — коэффициент пористости, соответствующий влажности на границе текучести ωL;

здесь γs и γω — удельные веса частиц грунта и воды.

При предварительной оценке к просадочным относят грунты со степенью влажности Sr ≤ 0,8 и показателем просадочности П , меньшим 0,10, при числе пластичности грунта 0,01 ≤ IL IL IL εsl , начальное просадочное давление psl и начальная просадочная влажность ωsl .

Относительная просадочность представляет собой относительное сжатие грунта при заданных давлениях и степени повышения влажности и определяется по формуле

где hp — высота образца грунта природной влажности, обжатого без возможности бокового расширения давлением р , равным давлению от собственного веса грунта и нагрузки от фундамента или только от веса грунта в зависимости от вида рассчитываемых деформаций; hsl — высота того же образца после замачивания его до полного водонасыщения при сохранении давления р ; hg — высота того же образца грунта природной влажности, обжатого без возможности бокового расширения давлением, равным давлению от собственного веса грунта на рассматриваемой глубине.

Начальное просадочное давление рsl — это минимальное давление от нагрузки фундамента или собственного веса, при котором проявляются просадочные свойства грунта в условиях его полного водонасыщения. За начальное просадочное давление psl при лабораторных испытаниях грунтов принимается давление, при котором относительная просадочность εsl = 0,01; при полевых испытаниях штампами — давление, равное пределу пропорциональности (на графике «осадка штампа — нагрузка»), при котором фаза нормального уплотнения переходит в фазу просадки и осадка штампа возрастает не менее чем в 1,5 раза.

Начальная просадочная влажность ωsl представляет собой влажность, при которой грунты, находящиеся в напряженном состоянии от внешней нагрузки или собственного веса грунта, начинают проявлять просадочные свойства. За критерий начальной влажности при компрессионных испытаниях принимается относительная просадочность εsl = 0,01; при испытаниях штампами — давление, равное пределу пропорциональности, при котором фаза нормального уплотнения переходит в фазу просадки.

При проектировании оснований и фундаментов на просадочных грунтах учитывается возможность повышения их влажности вследствие:

  • – замачивания грунтов — сверху из внешних источников или снизу при подъеме уровня грунтовых вод;
  • – постепенного накопления влаги в грунте в связи с инфильтрацией поверхностных вод и экранированием поверхности;
  • – одновременного замачивания грунтов сверху и постепенного накопления влаги в грунте.

Просадочные деформации подразделяются на следующие виды (рис. 10.1 и рис. 10.2):

  • – просадка фундаментов ssl.p от их нагрузки, происходящая в пределах деформируемой зоны 1, располагающейся от подошвы фундамента до глубины, на которой суммарные вертикальные давления от нагрузки фундамента и собственного веса грунта равны начальному просадочному давлению psl ,
  • – максимальная просадка грунтов от собственного веса , происходящая в нижней части просадочной толщи hsl.g при замачивании площади шириной ВωНsl (см. рис. 10.2, б);
  • – возможная просадка грунтов от собственного веса ssl.g , проявляющаяся в пределах толщи hsl.g при BωHsl ;
  • – горизонтальное перемещение usl (см. рис. 10.2, в), возникающее при просадке грунтов от собственного веса в пределах криволинейных участков просадки грунта.

Максимальная просадка грунта от собственного веса характеризуется (см. рис. 10.2, б) горизонтальным участком просадки поверхности грунта b и двумя криволинейными участками r , на которых просадка изменяется от максимальной величины до нуля.

Возможная просадка поверхности грунта ssl.g включает только два криволинейных участка r . Горизонтальные перемещения поверхности грунта при максимальной просадке характеризуются наличием участков (см. рис. 10.2, в): горизонтального уплотнения, разуплотнения и нейтрального, который при возможной просадке ssl.g отсутствует.

В зависимости от возможности проявления просадок грунта от собственного веса грунтовые условия строительных площадок подразделяются на два типа:

I тип — когда просадка грунта происходит в основном в пределах деформируемой зоны основания от нагрузки фундаментов или другой внешней нагрузки ssl.p , а просадка от собственного веса ssl.g отсутствует или не превышает 5 см;

Читайте также:  При повышенном давлении атмосферы погода

II тип — когда наряду с просадкой грунта от нагрузки фундамента в нижней части просадочной толщи возможна просадка грунта от его собственного веса более 5 см.

Основными характеристиками для проектирования оснований и фундаментов на просадочных грунтах, полученными при инженерно-геологических изысканиях, являются:

  • – тип грунтовых условий по просадочности;
  • – относительная просадочность εsl при бытовом и фактическом давлении на грунт, а при изменении фактического давления более чем на 0,1 МПа зависимость εsl от давления на грунт;
  • – величина начального просадочного давления psl ;
  • – величина начальной просадочной влажности ωsl только при медленном повышении влажности;
  • – модули деформации при естественной влажности и в водонасыщенном состоянии Eω ;
  • – коэффициент изменчивости сжимаемости основания α ;
  • – удельное сцепление c и угол внутреннего трения φ просадочных грунтов при естественной влажности и в водонасыщенном состоянии;
  • – удельное сцепление c и угол внутреннего трения φ в водонасыщенном состоянии уплотненных просадочных грунтов до заданной плотности.

Источник

Просадочные грунты.

Отличительная особенность просадочных грунтов заключается в их способности в напряженном состоянии от собственного веса или внешней нагрузки от фундамента при повышении влажности/замачивании давать дополнительные осадки, называемые просадками.
К просадочным грунтам относятся лессы, лессовидные супеси, суглинки и глины, некоторые виды покровных суглинков и супесей, а также в отдельных случаях мелкие и пылеватые пески с повышенной структурной прочностью, насыпные глинистые грунты, отходы промышленных производств (колосниковая пыль, зола и т. п.), пепловые отложения и др.
Просадочные и основные их представители — лессовые грунты широко распространены на территории нашей страны и занимают около 15% ее площади в том числе на значительной части (более 80%) территории Украины, Центральной Черноземной зоны, Северного Кавказа, Закавказья, Поволжья, Средней Азии, Казахстана, Восточной и Западной Сибири и др. сложены лессами.
Просадочность грунтов обуславливается особенностями процесса формирования и существования толщ этих грунтов, в результате чего они находятся в недоуплотненном состоянии. Недоуплотненное состояние лессового грунта может сохраняться на протяжении всего периода существования толщи, если не произойдет повышения влажности и нагрузки.
Просадка грунта — это сложный физико-химический процесс. Основным его проявлением является уплотнение грунта за счет перемещения и более компактной укладки отдельных частиц и их агрегатов, благодаря чему понижается общая пористость грунта до состояния, соответствующего действующему давлению. В связи с повышением степени плотности грунта после просадки прочностные характеристики его несколько возрастают. При дальнейшем увеличении давления процесс уплотнения лессового грунта в водонасыщенном состоянии продолжается, а вместе с этим увеличивается и его прочность.
Изложенное выше показывает, что необходимыми условиями для проявления просадки грунта являются: а) наличие нагрузки от собственного веса грунта или фундамента, способной при увлажнении преодолевать силы связности грунта; б) достаточное увлажнение, при котором в значительной степени снижается прочность грунта. Под совместным влиянием этих двух факторов и происходит просадка грунта.

Начальное просадочное давление представляет собой минимальное давление от фундамента или собственного веса грунта, при котором начинает проявляться при полном водонасыщении просадка грунта. По своей сущности это давление, нарушающее природную структурную прочность грунта в водонасыщенном состоянии, в результате чего фаза нормального уплотнения переходит в фазу просадки, сопровождающуюся перестройкой структуры грунта и интенсивным уплотнением.
Выполненные исследования показали, что для различных районов бывшего СССР величина начального просадочного давления лессовых грунтов изменяется от 0,2 до 3 кг/см2. Обычно же для лессовых грунтов России и Украины она равняется 0,8—1,2 кг/см2, а просадка грунта от собственного веса начинается с глубины 5—7 м. В некоторых районах, сложенных лессовидными суглинками повышенной структурной прочности в водонасыщенном состоянии и по своим физико-механическим характеристикам приближающимися к глинам, величина начального давления повышается до 1,5—3 кг/см2, а просадка от собственного веса начинается с глубины 8—15 м.
Наряду с этим для отдельных предгорных районов Средней Азии, Северного Кавказа и др. величина начального просадочного давления лессовых грунтов часто снижается до 0,2— 0,6 кг/см2, т. е. просадка от собственного веса происходит с глубины 1,0—3,5 м. В этих районах распространены лессы и легкие лессовидные суглинки, по своим физико-механическим характеристикам приближающиеся к супесям, имеющие естественную влажность 0,03—0,08, объемную массу скелета 1,18—1,3 т/м3 и низкую структурную прочность.
(Значения начального просадочного давления колеблются в зависимости от влажности и пористости лессовых грунтов: Душанбе – 0,1-0,3; Грозный – 0,4-0,7; Запорожье – 0,7-0,9; Никополь – 1,0-1,2; Ростовская область – 0,4-1,5 кг/см2).
Начальное, просадочное давление широко используется в практике проектирования и строительства для: назначения расчетного давления на просадочный грунт, при котором просадка его будет отсутствовать; определения величины деформируемой зоны, т. е. зоны, в пределах которой происходит просадка грунта от нагрузки фундаментов; назначения необходимой глубины уплотнения просадочных грунтов или толщины грунтовой подушки, полностью устраняющих просадку от нагрузки фундаментов; определения глубины, начиная с которой происходит просадка грунта от собственного веса на площадках со II типом грунтовых условий; расчета возможных величин просадок фундаментов и грунтов от их собственного веса и во многих других случаях.
При расчете фундамента стоит учитывать, что значения несущей способности просадочных грунтов R0 относятся к фундаментам, имеющим ширину b0 = 1 м и глубину заложения d0 = 2 м.

При использовании значений R0 для окончательного назначения размеров фундаментов расчетное сопротивление грунта основания R, кПа (кгс/см2), определяется по формулам:
при d 2 м (200 см)
R = R0[1 + k1(b – b0)/b0] + k2g /II (d — d0),
Где b и d – соответственно ширина и глубина заложения проектируемого фундамента, м (см);
g/II – расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м3 (кгс/см3);
k1 – коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, кроме пылеватых песков, k1 = 0,125, пылеватыми песками, супесями, суглинками и глинами k1 = 0,05;
k2 – коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, k2 = 0,25, супесями и суглинками k2 = 0,2 и глинами k2 = 0,15.

Выбор фундамента.
Фундамент для возведения на просадочных грунтах выбирают исходя из данных, полученных в результате анализа грунта. По сути, он может быть любым: свайным, плитным, ленточным и т.д. – все зависит от конкретных условий строительства. При выборе фундамента учитывают:
• напластование грунтов;
• значение относительной просадочности слоев грунта под потенциальной нагрузкой;
• глубину залегания грунтовых вод;
• величину глубины промерзания грунта;
• планируемые размеры фундамента;
• глубину заложения подошвы основы дома;
• максимальное давление фундамента, дома, переменной нагрузки (снег, ветер и т.д.)
После этого приступают к построению эпюры давлений от собственного грунта на всю толщу просадочного пласта вплоть до глубины залегания грунтовых вод и эпюры давлений от дополнительной нагрузки (дом + фундамент). Просуммировав напряжения в каждом слое можно узнать максимальную величину просадки. Только после этого вносятся поправки в первоначальный проект, а при необходимости и вовсе делают ставку на другой тип фундамента.
Если слой просадочного грунта невелик, а ниже залегает пласт грунта с подходящими свойствами, то подошву фундамента лучше опереть на последний. В этом случае трудоемкость проведения работ по выемке грунта будет компенсирована отсутствием необходимости в дополнительных мероприятиях по устранению просадочных явлений. В таких случаях экономически целесообразно строить столбчатые или свайные фундаменты, хотя возможно применение и других типов, например, ленточного или плитного (если планируется строительство дома с подвальным помещением).
В отдельных случаях можно заменить часть просадочного грунта на материал с лучшими характеристиками сопротивления на сжатие, например, на песок – получится своеобразный фундамент на песчаном подушке. Это может быть плита, армированная лента или обычные столбы.
Если вы уверены в расчетах просадки грунта и можете прогнозировать его дальнейшее поведение, то нельзя исключать варианта строительства мелкозаглубленного фундамента с частичной заменой грунта или увеличением площади подошвы основы дома.
Просадочные грунты являются наиболее сложными в плане проектирования надежного фундамента. Если вы решили делать все своими руками, то обязательно хотя бы проконсультируйтесь со специалистами, оцените опыт соседей по участку, посмотрите, какие решения они применили и какова осадка их дома. А лучше всего провести тщательный анализ грунта.

Способы укрепления просадочных грунтов.
В настоящее время существует несколько способов искусственного укрепления просадочных грунтов.
Силикатизация — предусматривает укрепление просадочных грунтов однорастворным или двухрастворным составами на основе жидкого стекла. При однорастворном составе используют силикат натрия — жидкое стекло и алюминат натрия. В двухрастворном составе вместо алюмината натрия используют хлористый кальций. Растворы нагнетают инъекторами под давлением 3 — 6 атмосфер, закрепляя грунт в радиусе 0,3 — 1м. Способом силикатизации можно закреплять отдельные участки, а также целые массивы грунта. При сплошном закреплении массива грунта инъекторы располагают в шахматном порядке с расстоянием между рядами, равным 1,5 радиуса закрепления одним инъектором.
Цементация выполняется специальными инъекторами (перфорированными трубами). Цементная смесь марки 400 , при соотношении 0,8:1 (вода: цемент) под давлением заполняет все пустоты в грунте. После того как инъектор извлекают из грунта, скважину тоже заполняют раствором.
Электросиликатизация ускоряет темпы и качество работ за счет пропуска через инъекторы постоянного тока.
Все эти методы укрепления грунтов предусматривают наличие специального оборудования и могут выполняться организациями, обладающими необходимыми технологиями.

Источник

Adblock
detector