Влияние связаной воды на свойства грунта.
Влияние связанной воды на состояние пород наиболее сильно проявляется у дисперсных, состоящих из отдельных частиц, горных пород, особенно таких, как глинистые и лёссовые. Это объясняется тем, что дисперсные горные породы обладают большой величиной удельной поверхности, достигающей в некоторых глинах 600 - 800 м2/г. А поскольку количество связанной воды в породе в первом приближении пропорционально ее удельной поверхности, то становится понятным, почему именно в глинах содержится больше всего связанной воды.
Глинистые породы предрасположены к воде и всегда содержат связанную воду. Если в них присутствует только адсорбционная вода, то они представляют собой довольно прочные породы твердой консистенции. При наличии в них осмотической и капиллярной воды они приобретают свойство пластичности, податливости, липкости, капиллярной связности, легко деформируются и резко теряют за счет увлажнения свою прочность.
Большое влияние связанная вода оказывает на процессы тепломассопереноса в породах. Поскольку она прочно удерживается в тонких порах и микротрещинах и к тому же обладает повышенной вязкостью, " сдвинуть" эту воду чрезвычайно трудно, она не подчиняется обычным законам фильтрации, осуществляемой под действием гидродинамического напора. Поэтому глины и являются обычно водоупором, не пропускающим грунтовые воды или фильтрующим сквозь себя воду очень медленно.
Очень сильно связанная вода влияет на прочность и деформируемость практически любых горных пород. Она оказывает " расслабляющее и размягчающее" действие на многие горные породы, приводит к понижению их прочности и увеличению деформируемости. Характерным примером ее влияния в этом отношении являются лёссовые породы. Эти породы, в отличие от глинистых, не предрасположены к воде. В них содержится главным образом только адсорбционная связанная вода и частично капиллярная, заполняющая лишь самые тонкие микропоры и микрокапилляры в породе. При этом лёссы обладают достаточной прочностью, так что способны " держать" крутые, почти вертикальные стенки естественных обнажений высотой в десятки метров.
Не в меньшей мере влияние связанной воды сказывается на деформировании и прочности магматических, метаморфических и сцементированных осадочных горных пород. Наличие связанной воды в кристаллической решетке минерала снижает его упругость. Но в еще большей степени на деформируемость и прочность таких пород влияет наличие в микротрещинах, на контактах зерен или кристаллов адсорбционных пленок связанной воды. Они понижают поверхностную энергию минералов горной породы и тем самым облегчают развитие в породе различных механических микронарушений, дислокаций, микротрещин и т.д., особенно в том случае, если порода находится под напряжением. Вследствие этого порода начинает " ползти", она деформируется с той или иной скоростью при том же самом постоянном напряжении. Практически все горные породы можно рассматривать как дисперсные системы, то есть имеющие большую удельную поверхность, образованную внутренними границами раздела между минеральными фазами одинакового или разного состава.
Структура – особенности строения грунтов, обуславливаемые размерами и формой частиц а также характером их взаимодействия друг с другом
Силы взаимодействия частиц друг с другом называются структурными связями
1. Кристаллизационные - образуются в результате отложения поликристаллических соединений в точках контакта между частицами. Обладают высокой прочностью, но хрупкие, размягчаются водой и не восстанавливаются при их разрушении.
2. Водно-коллоидные –обуславливаются электромолекулярными силами взаимодействия частиц грунта, покрытых плёнкой связанной воды.
Свойства кристаллизационных связей:
§ Обладают высокой прочностью;
§ Зачастую размягчаются водой;
§ Практически не восстанавливаются после разрушения (необратимые).
Грунт всегда содержит в себе воду, находящуюся в твердом, жидком и газообразном состоянии.
Вода в состоянии пара входит в состав воздуха, занимающего часть объема пор грунта, свободную от воды в жидком состоянии. Воздух в порах грунта, как правило, полностью насыщен водяными парами и имеет Относительную влажность, равную 100%.
Водяные пары в грунте передвигаются из мест с более высокой температурой в места с более низкой температурой, так как упругость паров воды в грунтах зависит в основном от температуры. Водяной пар в порах грунта находится в постоянном подвижном равновесии с жидкой водой в порах грунта и с нарами воды в атмосфере.
При изменении температуры парообразная вода переходит в жидкое состояние (конденсируется) или жидкая вода переходит в пар.
Возведение фундаментов вблизи существующих зданий. Определение предельно допустимых дополнительных деформаций. Деформации зданий при проведении рядом с ними строительных работ. Конструктивные решения при возведении фундаментов в близи существующих зданий.
В последние годы особую актуальность приобретает проблема возведения фундаментов новых зданий вблизи существующих объектов, поскольку при этом возникают не только значительные технологические трудности, но и опасность повреждений расположенных в непосредственной близости ранее возведенных строений. Строительство зданий вблизи или вплотную к уже существующим является более сложной задачей, чем возведение отдельно стоящего здания. Опыт свидетельствует, что пренебрежение особыми условиями такого строительства может привести к появлению в стенах ранее построенных зданий трещин, к перекосам проемов и лестничных маршей, к сдвигу плит перекрытий и, в конечном итоге, к нарушению нормальных условий эксплуатации существующих зданий, а иногда даже к аварийным ситуациям.
Причины, обусловливающие проявление дополнительных деформаций существующих зданий при возведении около них фундаментов:
-выпор грунта в сторону разрабатываемого котлована;
-суффозия грунта из-под подошвы фундамента при открытом водоотливе;
-динамическое воздействие на грунт при забивке шпунта свай;
-разработка мерзлого грунта и промораживание талого грунта;
-отклонение шпунта под воздействием нового фундамента.
При разработке котлована для строительства нового здания рядом с существующим необходимо соблюдать следующие правила:
-не применять ударные и взрывные способы разработки грунта;
-максимально сокращать строительные работы в котловане.
Если строительство ведется рядом с существующим зданием вплотную и отметки заложения подошв их фундаментов совпадают, то не рекомендуется разрабатывать весь котлован до стенки существующего фундамента без специальных мероприятий. Строительство в этом случае осуществляют захватками. При этом соседняя захватка делается только после возведения фундамента на предыдущем участке.
Если глубина заложения подошвы фундамента нового здания больше, чем глубина существующего, то применяется шпунтовое ограждение, или «стена в грунте». Водопонижение в этих случаях следует проводить с осторожностью, так как оно может вызвать дополнительные осадки.
Для рядом строящихся зданий желательно использовать однотипные фундаменты.
Основная опасность для существующих зданий связана с развитием дополнительных осадок, вызванных передаваемым давлением на грунт основания новым зданием. При этом наибольшие повреждения возникают в пределах 2...7 м от границы примыкания старых зданий. Следовательно, если между смежными зданиями обеспечен достаточный разрыв, то опасность дополнительной осадки резко снижается.
Устройство буронабивных свай по технологическим особенностям вполне отвечает требованиям к возведению фундаментов вблизи зданий. Известно много типов буронабивных свай, отличающихся, в основном, конструкцией оборудования, применяемого для проходки скважин, изготовления ствола и уширения сваи. Опыт строительства зданий на таких сваях свидетельствует о снижении в несколько раз осадок домов по отношению к фундаментам на естественном основании. Это позволяет использовать буронабивные сваи на участках примыкания к существующим зданиям, обеспечивая тем самым уменьшение влияния загружения соседних площадей до безопасных величин.
В перспективе при выборе типа фундаментов вблизи существующих зданий преимущество будет отдаваться буронабивным сваям, позволяющим достигать высокого уровня механизации процесса, иметь высокую несущую способность, проходить толщу слабых грунтов, опираться на прочные грунты и создавать необходимые условия для сохранения несущих конструкций зданий, вблизи которых выполняется строительство новых зданий.
Г
Газовая составляющая грунта. Ее влияние на свойства грунта.
Газовая составляющая грунтов активно участвует во взаимодействии компонент грунта (окисление, растворении, некоторые биогенные процессы). Например, растворенные в поровом растворе газы в зависимости от состава формируют ту или иную химическую агрессивность. Известно, что развитие процесса карстообразования в карбонатных породах резко усиливается при увеличении содержания в поровой воде растворенного углекислого газа.
Качественно-количественная характеристика газов, слагающих массивы горных пород, также весьма важна при эколого-геологических исследованиях (см. рисунок), а также при оценке устойчивости различных горных выработок. Именно с повышенным давлением газов в горных породах связаны внезапно и быстро протекающие разрушения газоносных пластов угля, руд и горных пород в призабойных частях подготовительных и очистительных выработок, сопровождающиеся повышенным выделением газа и перемещением или выбросом разрушенных масс горных пород.
Сжимаемость защемленных газов в грунтах может обусловливать как длительную осадку сооружений, так и внезапное разрушение земляных насыпей, дамб, откосов дорог, вызванное резким прорывом газов из пор грунта и сбросом порового давления (при переходе газов из защемленного в свободное состояние
Гидроизоляция, дренаж и защита фундаментов от агрессивных жидкостей и грунтовых вод .
Гидроизоляция защита строительных конструкций, зданий и сооружений от проникновения воды (антифильтрационная гидроизоляция) или материала сооружений от вредного воздействия омывающей или фильтрующей воды или другой агрессивной жидкости (антикоррозийная гидроизоляция). Работы по устройству гидроизоляции называются гидроизоляционными работами.
Дренаж - естественное либо искусственное удаление воды с поверхности земли либо подземных вод. Земля часто нуждается в отводе грунтовых либо ливневых вод для улучшения агротехники, строительства зданий и сооружений.
Дренаж (в строительстве) — метод сбора и отвода грунтовых вод от участка и сооружений с помощью системы дренажных труб, скважин, каналов, подземных галерей и других устройств.
