ВКР Шилин (1209185), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Дисперсный грунт - грунты этого класса обладают физическими, физико-химическими или механическими структурными связями. Грунты с механическими структурными связями выделяют в подкласс несвязных (сыпучих) грунтов, а грунты с физическими и физико-химическими структурными связями – в подкласс связных грунтов [6]. К подклассу несвязных грунтов относят песчаные грунты, которые представляют собой минеральные грунты, состоящие из мелких и твердых частиц размером 0,05-2 мм, масса которых составляет более 50 % – образованных путём выветривания горных пород. В сухом состоянии эти грунты не обладают сцеплением. При увлажнении сцепление возрастает и по мере возрастания степени увлажнения резко уменьшается. Эти грунты обладают хорошей дренирующей способностью и имеют высокий коэффициент фильтрации. Так же встречается особый вид песков – плывуны. Это мелкие и пылевые пески, которые по своим свойствам приближаются к глинистым грунтам.

К подклассу связных грунтов относят глинистые грунты, которые представляют собой скопление пылеватых и глинистых (не менее 3%) частиц, являющихся продуктами химического выветривания горных пород. Глинистые частицы имеют пластинчатую или чешуйчатую форму и малые размеры (менее 0,005 мм). Их значительной влагоемкостью и способность к пучинообразованию при замерзании, объясняется большой величиной удельной поверхности глинистых грунтов. глинистые грунты обладают значительным сцеплением в сухом состоянии, которое уменьшается при увлажнении. Так же они обладают весьма малым коэффициентом фильтрации по сравнению с песчаными и обладают большим коэффициентом пористости. Их подразделяют на супесь, суглинок и глину в зависимости от числа пластичности.

Мёрзлые грунты наряду с другими структурными связями обладают криогенными связями (за счет льда). Грунты с криогенными и одновременно с кристаллизационными и цементационными структурными связями выделяют в подкласс скальных мерзлых грунтов; грунты с криогенными и одновременно с физическими и физико-химическими структурными связями – в подкласс дисперсных мерзлых грунтов; грунты только с криогенными связями выделяют в подкласс ледяных грунтов [6].

Таблица 1.1 – Разновидности мёрзлых грунтов по температуре [6]

К особым грунтам следует относить: илы, лессовые грунты, пески барханные, техногенные грунты (отходы промышленности).

Лессовые грунты это пылевато-глинистые грунты, содержащие более 50% пылеватых (размером 0,05-0,005 мм) частиц, легко и среднерастворимые соли и карбонаты кальция. Лессовый грунт - однородный, в природном залегании преимущественно макропористый, в маловлажном состоянии способен сохранять вертикальный откос. При замачивании маловлажный лессовый грунт проседает, легко размокает и размывается, а при полном водонасыщении может переходить в плывунное состояние. Главная отличительная особенность лессов - наличие макропор размером 1-3 мм, различимых невооруженным глазом. Макропоры имеют форму извилистых вертикальных канальцев [7]. Макропоры создают легкую проницаемость атмосферных осадков в толщину грунта.

Барханные пески в чистом виде представляют собой скопление мелких обломочных продуктов. Исходным их материалом является обычно песок, высвобождающийся из горных пород при выветривании. В силу этого барханы обычно сложены из слабо окатанных частиц, часто различного минералогического состава.

Илы - глинистый грунт, в начальной стадии формирования. Их влажность превышает влажность на границе текучести. Эти грунты по принятой классификации образуются, когда коэффициент пористости для супесей и суглинков превышает 1 ( ) и 1,5 ( ) для глин. Отличительной особенностью ила является сильная сжимаемость и очень малая несущая способность, склонность к выдавливанию.

1.2 Классификация болот и их общая характеристика

Болотом называется участок суши, характеризующийся избытком влаги на поверхности или в верхних слоях грунтовой толщи и наличием в геологическом разрезе специфичных болотных отложений (болотных грунтов). При наличии слоя торфяных отложений болото называется торфяником или торфяным болотом [9].

Болотные отложения по инженерно-геологической классификации относятся к породам особого состава, состояния и свойств, требующими специальные методов оценки. В строительном отношении они являются слабыми образованиями, сильно и неравномерно сжимаемыми.

В пределах геологического разреза болота различают растительно-корневой слой, слабую толщу и дно болота. Слабая толща включает в себя пласты слабых болотных грунтов, иногда переслаивающихся с пластами наносных более прочных грунтов [9].

В зависимости от суммарной мощности растительно-корневого слоя и слабой толщи болота делят на мелкие - при помощи слабых отложений менее 2 м, средние - от 2 до 4 м и глубокие - более 4 м [9].

Болото может быть водопроницаемым или водонепроницаемым в зависимости от того, чем сложено дно болота. Оно может быть сложено глинистыми, песчаными или скальными породами.

В зависимости от степени минерализации воды, идущей на увлажнение верхнего слоя грунтовой толщи болота, выделяют низинные и верховые болота. Низинными являются болота, поверхность которых увлажняют воды, богатые минеральными слоями. Верховые болота увлажняются водой, бедной минеральными солями.

При строительной оценке болота учитывается весь комплекс факторов: глубина, рельеф минерального дна, физико-механические свойства торфа и свойства слагающих его пород, химический состав и степень агрессивности болотных вод и др. В практике проектирования оснований выделяют три типа болот. Первый тип – мощность слабой толщи до 2 метров, торф не выдавливается под нагрузкой, дно ровное. Болота второго типа при мощности торфа до 4 метров и торфе неустойчивой консистенции, выдавливающемся под нагрузкой; минеральное дно ровное. В болотах третьего типа большая мощность торфа, в том числе текучей консистенции, наклонное минеральное дно, участки открытой воды.

Следует различать три строительных типа болотных грунтов [9]:

I - грунты, которые обладают достаточной прочностью в природном состоянии и при передаче на них нагрузки от насыпи могут только сжиматься, независимо от скорости передачи нагрузки;

II - грунты, не обладающие в природном состоянии достаточной прочностью, вследствие чего при быстрой передаче на них нагрузки от насыпи они выдавливаются, при медленной же передаче нагрузки они успевают уплотниться настолько, что не выдавливаются, а лишь сжимаются;

III - грунты, которые при передаче на них нагрузки в любом случае выдавливаются из за недостаточной прочности в природном состоянии и недостаточной упрочняемости при уплотнении.

Болотные отложения представлены главным образом торфом, который нередко подстилается озерным илом – сапропелем.

Торф - своеобразное, относительно молодое геологическое образование, создающееся в результате отмирания болотной растительности при избыточном количестве влаги и недостаточном доступе воздуха. Для торфа в его естественном состоянии характерна высокая влажность - от 150 до 2900 % [9]. В сухом состоянии возможно его возгорание.

Сапропели представляют собой озерные отложения, образующиеся в водоемах в результате отмирания заселяющих их животных и растительных организмов и оседания минеральных частиц, заносимых водой и ветром [9].

1.3 Пучинистость грунтов

1.3.1 Понятие явления пучения грунтов и его основные параметры

Под морозным пучением понимается внутриобъёмное деформирование промерзающих влажных почв, нескальных горных пород и грунтов, приводящее к увеличению их объёма вследствие кристаллизации в них воды и разуплотнения минеральной составляющей при образовании ледяных включений в виде прослоек, линз, поликристаллов [10].

Внешним проявлением морозного пучения, характеризующим величину его линейной деформации, служат местные, как правило, неравномерные поднятия поверхности слоя промерзающего грунта, сменяющиеся его осадкой при оттаивании [10].

Основными параметрами деформации промерзающего грунта являются величина и интенсивность морозного пучения. Под величиной пучения участка грунта понимают высоту перемещения этого участка относительного исходного положения. Под интенсивностью пучения понимают способность грунта в условиях льдообразования деформироваться в отдельной точке массива.

Интенсивность пучения представляет собой дифференцированную по глубине пучащегося слоя алгебраическую сумму деформаций грунта за счёт перемещения его вверх по нормали к фронту промерзания и одновременно усадки его вниз [10].

Величина и интенсивность пучения зависят от наличия в грунтах воды в виде пара, который может перемещаться в зону промерзания вследствие разной упругости его в теплых и холодных слоях грунта и от разности концентрации солей в различных по толщине плёнках связанной воды. Величина пучения обратно пропорционально скорости промерзания грунта.

Пучение грунта происходит неравномерно по глубине. В природных условиях грунт в зоне промерзания может быть слоистым с непостоянным уровнем грунтовых вод. Это приводит к различной степени пучинистости по глубине промерзания.

Большую роль при исследовании процесса пучения и при проектировании противопучинных мероприятий играют эпюры интенсивности пучения.

Рисунок 1.1 – Эпюра интенсивности пучинообразования

Интенсивность пучинообразования:

11Equation Section (Next)212\* MERGEFORMAT (.)

где – текущее значение высоты пучения; – текущее значение мощности промерзшего слоя грунта, дающего пучение , отсчитываемое от нижней границы.

1.3.2 Механизм потери устойчивости опор на пучинистых грунтах

При промерзании грунта около опоры, грунт примерзает к её боковой поверхности. В зоне промерзания развиваются силы морозного пучения, которые стремятся переместить опору вместе с вышележащим слоем грунта вверх. Этому перемещению противодействует нагрузка собственного веса опоры и её защемление в ниже лежащих грунтах. При этом возникает нарушение прочности смерзания грунта с опорой и возникает смещение – сдвиг мёрзлого пласта относительно опоры. Сопротивление смещению слоя мёрзлого грунта относительного боковой поверхности опоры обуславливает касательные силы пучения. Величина этой силы тем больше, чем больше площадь смерзания грунта с опорой.

Годовой цикл выпучивания опоры представляется следующим образом. При осенне-зимнем промерзании грунтов происходит смерзание их с боковой поверхностью опоры (рис. 1.1, стадии I и II), причем силы смерзания прямо пропорциональны понижению температуры и мощности смёрзшейся со столбом части талого слоя [11]. Постепенно развиваясь, касательные силы пучения начинают превышать суммарное значение веса опоры и сил бокового трения, это приводит к выдавливанию опоры из непромёрзшей части талого слоя. Под ним образуется полость, которая постепенно заполняется водой вместе с разжиженным грунтом (рис. 1.1, стадия II). После полного промерзания талого слоя в полости образуется лед или льдистый грунт (рис. 1.1, стадия III). При весенне-летнем оттаивании талого слоя, силы смерзания грунта с опорой постепенно исчезают, начиная от верхних слоёв по мере оттаивания грунта. В случае если грунт не оттаивает полностью, слои грунта, которые не оттаяли, остаются примороженными к поверхности опоры, вследствие чего она сохраняет приподнятое положение, которое приняла в зимний период, до тех пор, пока не оттает грунт под подошвой опоры, после опора частично осаживается. Однако в течении годового цикла эксплуатации опора остаётся выпученной на некоторую высоту - h (рис. 1.1, стадия IV), вследствие того, что полость под ним частично заполняется грунтом, так же оседанию опоры мешают силы трения боковой поверхности с грунтом. При многократном ежегодном повторении такого процесса опора окажется настолько выпученной, что потеряет устойчивость (рис. 1.1, стадия VI). В случае если опора заглублена в многолетнемерзлый грунт, то ее выпучиванию, вместе с силами трения боковой поверхности опоры с талыми грунтами и собственным весом опоры, будут противодействовать силы смерзания боковой поверхности опоры с многолетнемерзлыми грунтами. Если эти силы превышают суммарное воздействие сил морозного выпучивания опоры и эксплуатационных нагрузок, то опора не будет подвержена силам морозного выпучивания и не утратит устойчивость.

Различают следующие виды восприятия силового эффекта морозного пучения: касательные силы пучения – у боковой поверхности фундаментов, нормальные силы пучения – у подошвы фундаментов сооружений.

Характеристики

Список файлов ВКР