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

Текст из файла (страница 3)

1 – промёрзшая часть, 2 – талая часть, 3 – многолетнемёрзлая порода, 4 – вода или разжиженный грунт в полости, 5 – лёд или сильнольдистый грунт в полости, 6 – талый грунт заполняющий полость

Рисунок 1.1 – Схема выпучивания опоры из сезонно-талого слоя сложенного влажными дисперсными породами

1.3.3 Факторы, влияющие на процесс морозного пучения грунтов

Одну из важных ролей в процессе морозного пучения играет гранулометрический состав грунта. Любой грунт способен вспучиваться при замерзании при заполнении всех пор водой, но у разных грунтов степень деформации будет разная.

Наиболее пучинистые грунты содержат по массе от 30 до 80% пылеватых частиц. Грунты с преобладанием пылеватых частиц в природных условиях характеризуются высоким капиллярным поднятием, быстрым поглощением воды и лёгкой ее отдачей и обычно очень слабой структурной связанностью [12].

Наличие в мелкодисперсных грунтах частиц размером менее 0,1 мкм затрудняет движение воды по капиллярам, вследствие этого в грунте накапливается значительное количество льда. В глинистых грунтах количество незамерзшей воды зависит от степени их дисперсности и температуры грунта.

На морозное пучение грунта, кроме гранулометрического состава, так же оказывают влияние плотность его сложения, минералогический состав, химический состав, степень засоления, структурная связность и др.

Оптимальное условие для морозного пучения, среднее значение плотности сложения глинистых грунтов. Грунты плотного сложения, даже в случае полного заполнения пор водой, вспучиваются незначительно. В очень рыхлых грунтах полное заполнение пор водой практически невозможно, поэтому в них, хотя и образуется лёд, пучение не значительно.

Структура грунта и прочность его структурных элементов, так же значительно влияют на величину морозного выпучивания. В тех грунтах, где структура явно выражена, отдельные элементы обладают плотным сложением и повышенным сцеплением, поэтому в них не наблюдается образование льда при промерзании. Лёд в таких грунтах образуется в трещинах между структурными элементами и не оказывает значительного влияния на поднятие поверхности грунта от морозного пучения. В грунтах, структура которых слабо выражена и прочность незначительна, мало сцепление между пылеватыми частицами. При промерзании таких грунтов, внутри структурных элементов образуются ледяные кристаллы и вызывают значительные деформации.

Так же важную роль в процессе морозного пучения играет влажность грунтов. Они подразделяются на несколько категорий в зависимости от количества воды и её физического состояния.

Грунт, который содержит только одну гигроскопическую влажность, называется воздушно-сухим. Этот тип грунта не смерзается в монолитную массу, потому что гигроскопическая влага не переходит в лёд и не цементирует минеральные частицы грунта.

При поступлении парообразной влаги минеральные частицы покрываются сплошным слоем водяной плёнки, и такую воду в грунте принято называть плёночной; она при замерзании цементирует минеральные частички в монолитное твёрдое состояние [12].

Плёнка связанной воды на частицах грунта становится толще с повышением увлажнения. Этот слой разделяют на два по степени молекулярного притяжения: слой рыхлосвязанной воды и прочно связанный слой.

Наличие в глинистых грунтах рыхло связанной воды позволяет с увеличением объёма грунта образовываться ледяным включениям при замерзании. Такие глинистые грунты при замерзании вспучиваются и относятся к пластичной консистенции.

1.3.4 Источники увлажнения грунтов

Основными источниками увлажнения грунтов в природных условиях служат атмосферные осадки в виде дождей, подземные воды около дневной поверхности и производственные воды (утечки из водопроводных сетей, сбросы при технологических процессах). В целом, на увлажнение грунтов в зоне промерзания основную роль оказывает годовое распределение осадков.

Подземные воды по своему залеганию подразделяются на верховодку с невыдержанным уровнем воды и глубинные подземные воды с устойчивым, иногда колеблющемся уровнем стояния. Верховодка отличается от глубинных подземных вод непостоянством ее распространения по площади [12].

Подземные воды не имеют постоянного уровня. В речных долинах уровень подземных вод зависит от колебания уровня воды в реке. Весенний подъём уровня воды в реке не составляет большой угрозы для фундаментов, так как со спадом уровня воды в реке, спадёт и уровень подземных вод. В случае нахождения подземных вод близко к слою промерзающего грунта, они по капиллярам увлажняют промерзающий грунт, создают благоприятные условия для миграции влаги к промерзающему слою и, как следствие, избыточному накоплению льда в грунте.

1.3.5 Классификация грунтов по степени их пучинистости

Все виды грунтов, в составе которых содержится около одной трети пылеватых частиц, при промерзании в водонасыщенном состоянии подвержены морозному пучению. Даже крупнообломочные грунты, содержащие в своём составе более 30% по весу пылеватых частиц, при промерзании в водонасыщенном состоянии подвержены морозному пучению.

Пески крупные и средней крупности обладают малой дисперсность и небольшими значениями удельной плотности, и поэтому песчаные грунты при промерзании даже при наличии в них воды не являются морозоопасными. Наибольшей дисперсностью обладают глины, поэтому они удерживают воду на поверхности минеральных частиц, это свойство до некоторой степени препятствует переходу значительной части жидкой воды в лед. Суглинки, супеси, пески мелкие и пылевые по дисперсности занимают промежуточное место между глинами и песками крупными и средней крупности, и при промерзании в водонасыщенном состоянии в них остается часть незамерзшей воды.

Очень плотные грунты при промерзании выпучиваются незначительно, хотя все поры грунта заполнены водой. Плотные грунты не в состоянии вместить в себя много влаги, в них затруднена возможность перемещения воды, чем объясняется их небольшое пучение при промерзании.

В очень рыхлых грунтах редко можно встретить, что бы все поры и пустоты были полностью заполнены водой, и поэтому в рыхлом грунте, хотя и образуется лед, деформации пучения, так же как и при плотном сложении, наблюдаются небольшие.

Грунты средней плотности с полным заполнением всех пор водой при промерзании значительно деформируются от морозного пучения не только за счет подсоса воды к фронту промерзания из нижележащих слоев грунта. Плотное и рыхлое состояние грунта оказывает большое влияние на подсос воды из нижних горизонтов, а следовательно, этим и объясняются меньшие величины морозного пучения по сравнению с пучением грунтов средней плотности.

В грунтах с ярко выраженной структурой при промерзании лёд образуется в трещинах между структурными элементами и оказывает незначительное влияние на величину морозного пучения. Грунты со слабо выраженной структурой и незначительной прочностью структурных элементов обладают слабым сцеплением между пылеватыми частицами, и при промерзании грунтов ледяные кристаллы в таких грунтах образуются внутри структурных элементов, вследствие этого величина морозного выпучивания велика. Бесструктурные пылеватые грунты при увлажнении теряют сцепление между частицами, при промерзании в них образуется большое количество ледяных прослоек и линз. Поэтому пылеватые водонасыщенные грунты являются наиболее морозоопасными при промерзании.

К сильнопучинистым грунтам относятся пылеватые супеси, суглинки и пылеватые глины пластичной консистенции при нахождении подземных вод в слое промерзания или ниже нормативной глубины промерзания в супесях не более чем на 0,5 м, в суглинках и глинах не более чем на 1 м.

К среднепучинистым грунтам относятся пески пылеватые, супеси, суглинки и глины при нахождении уровня подземных вод, превышающем нормативную глубину промерзания в пылеватых песках не более чем на 0,6 м, в супесях не более чем на 1 м, в суглинках не более чем на 1,5 м и в глинах не более чем на 2 м.

К слабопучинистым грунтам относятся пески мелкие и пылеватые, супеси, суглинки и глины тугопластичной консистенции, а также крупнообломочные грунты с пылеватоглинистым заполнителем: при нахождении уровня подземных вод, превышающим нормативную глубину промерзания в пылеватых и мелкозернистых песках не более чем на 1 м, в суглинках с числом пластичности более 12 не более чем на 2,5 м и в глинах с числом пластичности менее 28 не более чем на 3 м.

К условно непучинистым грунтам относятся крупнообломочные грунты с пылевато глинистым заполнителем (содержащие частиц диаметром менее 0,1 мм менее 30 %), пески мелкие и пылеватые и все виды глинистых грунтов твердой консистенции с природной влажностью в период промерзания меньшей, чем влажность на границе раскатывания: при залегании уровня подземных вод ниже нормативной глубины промерзания в крупнообломочных, пылеватых и мелкозернистых песках - более чем на 1 м, в супесях с числом пластичности менее 12 - более чем на 2 м, в суглинках с числом пластичности более 12 - более чем на 2,5 м и в глинах с числом пластичности меньше 28 - более чем на 3,5 м.

Природная влажность грунта и уровень грунтовых вод принимается на осенний период перед промерзанием грунта.

К непучинистым (неморозоопасным) грунтам относятся скальные, крупнообломочные грунты с содержанием частиц диаметром менее 0,1 мм менее 30 % по весу, пески гравелистые, крупные и средней крупности независимо от их природной влажности и уровня стояния подземных вод.

Классифицируя грунты по степени пучинистости учитывают состав грунта, его влажность и условия увлажнения. Учесть влияние скорости промерзания грунтов через температуру замерзания или температурный градиент не представляется возможным потому, что невозможно дать прогноз температурного промерзания грунта на весь период эксплуатации, так как условия промерзания грунта по годам не одинаковы. Наблюдениями проверено, что величина пучения будет меньше там, где скорость промерзания грунта наибольшая, и наоборот, при меньшей скорости промерзания глинистых грунт вспучивается значительно больше.

2 РАСЧЁТ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ОПОР В ГРУНТЕ

2.1 Нормативные и расчётные нагрузки на опору

Основания должны рассчитываться по двум группам предельных состояний: первой – по несущей способности и второй — по деформациям. К первой группе предельных состояний относятся состояния, приводящие сооружение и основание к полной непригодности к эксплуатации (потеря устойчивости формы и положения; хрупкое, вязкое или иного характера разрушение; резонансные колебания; чрезмерные деформации основания и т.п.). Ко второй группе предельных состояний относятся состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию сооружения или снижающие его долговечность вследствие недопустимых перемещений (осадок, подъемов, прогибов, кренов, углов поворота, колебаний, трещин и т.п.). Расчет по несущей способности производится на действие расчетных нагрузок. Расчет по деформациям выполняется на действие нормативных нагрузок, при этом последние для такого расчета принимаются без учета динамического действия ветра на опоры [1]. Нормативные нагрузки регламентированы ПУЭ, а расчетные - нормативные нагрузки, умноженные на коэффициент надежности по нагрузке.

Основными нагрузками, определяющими размеры элементов опор и фундаментов, являются горизонтальные, а дополнительными - вертикальные.

В расчетах учитываем следующие нагрузки:

• Горизонтальные - ветровая нагрузка на конструкцию опоры, ветровая нагрузка на провода и изоляторы;

• Вертикальные - собственный вес опоры, вес гирлянд изоляторов (с арматурой), вес проводов (без гололеда и с гололедом) и монтажные нагрузки.

Рисунок 2.1 – Схема нагрузок действующих на опору

Расчёт произведём для линии напряжением 10 кВ на опорах (стойках) типа С2,55/10,1, со штыревыми изоляторами типа ШФ10Г, проводом марки А-50, IV-й район по гололеду и III-й по ветру, расчётный пролет длиной 60 м.

Пример расчёта представлен в приложении Б.

2.2 Расчёт основания одностоечной свободностоящей железобетонной опоры

Основания рассчитываются по двум группам предельных состояний (по несущей способности и по деформациям). Для расчёта закрепления одностоечных свободностоящих опор по деформациям (по второму предельному состоянию) необходимо определить угол поворота стойки в грунте . Для проверки деформаций опор этот угол определяется при действии нормативных нагрузок. При расчёте одностоечных железобетонных опор по деформированной схеме, при определении их устойчивости, угол поворота вычисляется при действии расчётных нагрузок [4].

Условием расчета по деформациям при действии нормативной нагрузки будет неравенство:

311Equation Chapter (Next) Section 142Equation Section (Next)525\* MERGEFORMAT (.)

Характеристики

Список файлов ВКР