Пучение замерзающих грунтов.

Лекция № 5.

Особенности структурно-неустойчивых оснований

 

А. Особенности просадочных, макропористых грунтов.

Просадкам подвержены лёссы и многие разновидности лёссовидных пород.

Около 15% территории РОССИИ занято примерно такими грунтами. Украина, Закавказье, Забайкалье, Китай – имеют на карте жёлтый цвет – цвет лёсса.

 

Гипотеза происхождения лёсса:

растительность

ветер е₂

е₁

 

Со временем растительность сгнивает, вода испаряется, а соли остаются.

 

соли – жесткие соединения   связи в грунте

В результате грунты оказываются недоуплотненными с наличием большого количества макропор. Эта особенность лёсса, влияет на его строительные свойства, возникает возможность возникновения просадки.

В практике строительства были случаи, когда здания существовали много лет и затем внезапно начинали разрушаться. Причина замачивание лесса и отсюда его просадка.

Пример: Церковь постройки ХII века

в ХIХ в.   лес в тв. 7м. Н2О состоянии 80 см.               Скала	Вода замочила лёсс и пристройка XIX века развалилась (это уже произошло в ХХ в.). Произошла просадка основания.
Макроструктура лесса	Микроструктура лесса
Sпрос	Н2О Связи (соли Са)

 

В сухом состоянии вся система находится в равновесии и выдерживает нагрузку 2-3 кг/см² (0,2…0,3 МПа)

 

При замачивании вода разрывает связи между минеральными частицами:

- Известь (соли Са) растворяется

- глина увлажняется

- толстые пленки воды оказывают расклинивающие действие

вода

 

В результате минеральные частицы падают в крупные поры, и грунт превращается в обычный суглинок с дальнейшим развитием просадки.

Просадками называется местные быстро протекающие вертикальные деформации грунта, обусловленные резким коренным нарушением структуры.

е     Р	Компрессионная кривая для лёссового грунта, разрушение пор при Wест. (грунт обладает определенной структурной прочностью)
замачивание (насыщ. пор водой) е h p h h езамач. hp´ h Р Р	Просадочность грунтов оценивается коэф. относительной просадочности При пр. > 0,01 – грунт считается просадочным.

Б. Некоторые свойства мерзлых грунтов.

» 48% территории РОССИИ имеет вечно мерзлые грунты

Состав мерзлого грунта = мин. част.+ вода + лёд + воздух

 

Мёрзлый грунт может находиться в трех стадиях:

1. замерзание

2. мёрзлое состояние

3. оттаивание

Свойства их различны!

В 1930 г. Цытович Н.А. – первые опыты по мёрзлым грунтам.

 

1. Замерзание.

+ toC t нач. замерз. время - toC	Опыты Нерсесовой. Явление переохлаждения и образование мгновенных кристаллов льда – выделяется примерно 80 кал. теплоты.
Глинистые грунты свободная вода t=-1oC t=-2oC t=-4oC	Промерзание   t=-1oC лёд + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - 2оС Даже при – 60оС в грунте может оставаться не замерзшая вода

 

Wнез   глина   суглин   супесь   песок     toC

Связанная (не замерзшая вода) находится в динамическом равновесии с температурой, т.е. её количество изменяется с изменением температуры.

Миграция воды в замерзающих грунтах.

Пучение замерзающих грунтов.

 

Миграция – передвижение воды в замерзающем грунте.

 

Песчаный грунт t = -1oC     у.г.в. вода свободная   При промерзании увеличение V воды примерно на 9%, миграция от фронта промерзания

Глинистый грунт t = -1oC       у.г.в.     Под действием осмотического давления молекулы воды начинают двигаться вверх. Миграция – к фронту промерзания.

 

Пучение – увеличение объёма грунта при его замерзании.

hпуч. глин. грунт   песок время (-t° c)

Пучинистый грунт   Непучинистый грунт

2. Мёрзлое состояние

Лёд – цемент – прочность его значительна, но свойства его не стабильны и зависят от температуры.

 

 

R = f (t^oC) i = - льдистость

W_c – суммарная влажность мёрзлого грунта;

W_нез. – влажность за счёт незамерзшей воды.

i = 0 – тал. грунт

i = 1 – вся вода замёрзшая (песок)

 

Противоречие между проектировщиками и строителями

 

i 1 i 0

3. Оттаивание

 

Песчаный грунт изменений не претерпевает.

Глинистый грунт

Мерзлый Талый

вода

лед При оттаивании теряет

W+W_миг. монолитность

 

е от. от. от. мерзл. грунт     Р компр. осадка

Талого грунта