Фундаменты на лессовых и просадочных фундаментах

Трудность строительства сооружений на лессовых просадочных грунтах состоит в том, что при обводнении грунтов в основании сооружений происходят большие и часто не равномерные деформации, называемые просадками.

В результате сооружения разрушаются и становятся непригодными для дальнейшей эксплуатации.

• Просадки лессовых грунтов возникают при одновременном воздействии двух факторов:

1. нагрузок от сооружений и собственного веса грузовой просадочной толщи, и

2. замачивания при подъеме горизонта подземных вод или за счет внешних источников (атмосферные осадки, промышленые сбросы, утечки и т.д.)

• Просадочные свойства проявляются в лессах только при достижении влажностью некоторого предела   , называемого начальной просадочной влажностью.

• Просадочность грунтов часто оценивается показателем просадочности 

П:    где e - коэффициент пористости грунта природного сложения и влажности  - коэффициент пористости, соответcтвующий влажности на границе текучести   и определяемый по формуле: где и   - соотвецтвенно плотность твердых частиц и воды  Показатель просадочности является номенклатурным признаком и лишь определяет склонность грунта к просадкам, не позволяя достоверно дать величину возможной просадки грунта.

• Явление просадки можно наглядно представить на рисунке

Рис. 15.8. Осадка фундамента на лессовом грунте Рис. 15.9. Зависимость деформаций (а) и относительной просадки (б)лессового грунта от нормального давления  аб – практически прямолинейный участок представляет зависимость осадков от давления под подошвой фундамента бв – участок соотвецтвующей полной просадке грунта под нагрузкой после замачивания

• Важно отметить, что если увеличение осадков связано с ростом нагрузки, то просадка развивается при постоянной нагрузке.

• Полная деформация просадочного основания   равна сумме осадки S при естественной влажности грунта и просадки грунта при его замачивании

^ Характеристики просадочных свойств.

• К числу основных характеристик относится относительная просадочность , начальное просадочное давление   , начальная просадочная влажность .

• ^ Относительная просадочность определяется по результатам испытаний грунтов в компрессионных приборах с замачиванием образцов.

Она представляет собой относительное сжатие грунта при заданых давлениях и степени повышения влажности и определяется по формуле:  – применяется при природном W, после замачивания  - примняется после замачивания  - применяется при природном W,после обжатия Грунт считается просадочным при условии   0.01 Относительная просадочность зависит от давления, степени плотности грунта природной влажности и его состава, степени повышения влажности.

• Начальное просадочное давление   - это давление, при котором относительная просадочность  , т.е. при котором грунт считается просадочным.

легко устанавливается из графика зависимости от давления Р (рис.15.9. б), который в свою очередь строится при испытаниях образцов лессового грунта в компрессионных испытаниях с замачиванием при различных нагрузках. Эта характеристика является очень важной при расчете просадок. 

• За начальную просадочную влажность по аналогии принимается влажность, при которой в условиях заданных давлений относительная просадочность равна 0.01. 

• При расчете оснований и фундаментов на просадочных грунтах по II предельному состоянию требуется выполнение условия :   , при этом давление   зависимости от предпологаемого состояния грунтов по влажности, т.к. замачивание приводит к значительному снижению прочностных характеристик, а следовательно, существенному уменьшению их расчетного сопротивления и несущей способности.

Так например, за счет разрушения структурных связей особенно резко (в 6…10 раз) снижается сцепление при относительно небольшом (в 1,05…1,2 раза) уменьшении угла внутреннего трения.

Фундаменты на набухающих грунтах. Водозащитные мероприятия. Улучшение свойств оснований. Конструктивные мероприятия.

 Фундаменты на набухающих грунтах

Многие виды пылевато-глинистых грунтов твердой и полутвердой консистенций при замачивании водой (и особенно, растворами серной кислоты) увеличиваются в объеме. В процессе набухания происходит подъем поверхности грунта, что приводит к деформациям, обычно неравномерным. Кроме того, при набухании грунты способны оказывать дополнительное боковое давление на ограждающие конструкции (до 200 кПа), а при снижении влажности набухающие грунты дают усадку, уменьшая свой объем.

• Для набухающих грунтов, кроме обычных физико-механических характеристик, определяют и специальные характеристики набухания и осадки.

• Относительное набухание   исследуется в компресионных приборах по похожей методике (см. ранее)

Относительное набухание определяют при различных уплотняющих давлениях p и вычисляют по формуле: где h – высота образца грунта природного состояния, обжатого давлением p; h^’ – то же, после набухания образца. Характерная зависимость относительного набухания глин от давления приведена на рис. 15.11.б Рис. 15.11. Зависимости деформации набухающего грунта (а) и относительного набухания (б) от нормального давления

• По относительному набуханию , определенному для необжатого образца, то есть p=0, грунты классифицируются на:

• ненабухающие 0,04

• слабонабухающие 0,040,08

• средненабухающие 0,080,12

• сильнонабухающиее  Давление набухания P_sw соответствует давлению, возникающему при замачивании грунта в замкнутом объеме, то есть при отсутствии деформации.

• Подъем основания при набухании грунта h_sw определяют методом послойного суммирования. Если расчетные деформации набухания h_sw превышают предельные значения S_u , применяют различные мероприятия, снижающие или полностью исключающие деформации, вызванные набуханием, или уменьшающие их неравномерность до заданных пределов.