Региональные (особые) виды грунтов и их основные свойства.

К особым грунтам относятся структурно неустойчивые грунты. При определенных условиях их природная структура сравнительно резко нарушается. К ним относятся:
- лёссовые, структура которых нарушается при замачивании их под нагрузкой;
- мерзлые, структура которых нарушается при оттаивании;
- рыхлые пески, резко уплотняющиеся при динамических воздействиях;
- илы и чувствительные глины, деформационные и прочностные свойства которых резко изменяются при нарушении их природной структуры;
- набухающие грунты, которые при увлажнении способны существенно увеличиваться в объеме даже под нагрузкой;
- торфы и заторфованные грунты, обладающие очень большой сжимаемостью и малой прочностью;
- скальные и полускальные грунты, обладающие высокой прочностью и малой деформативностью.
Структурно-неустойчивые грунты часто относят к региональным типам грунтов потому, что эта грунты часто группируются в пределах определенных географо-климатических зон и тяготеют к определенным регионам страны, преобладают в одних регионах и практически могут отсутствовать в других.
К особым видам грунтов также следует отнести биогенные грунты, плывуны, растительные и мерзлые грунты.
Грунты, содержащие значительное количество органических веществ, называются биогенными. К ним относятся заторфованные грунты, торфы и сапронелы (пресноводные илы).
Ил — водонасыщенный современный осадок водоемов, образовавшийся в результате протекания микробиологических процессов, имеющий влажность, превышающую влажность на границе текучести, и коэффициент пористости более 0, 9.
Плывуны — это грунты, которые при вскрытии приходят в движение подобно вязкотекучему телу, встречаются среди водонасыщенных мелкозернистых пылеватых песков. Различают плывуны истинные и псевдоплывуны. Истинные плывуны характеризуются присутствием пылевато-глинистых и коллоидных частиц, большой пористостью (> 40%), низкими водоотдачей и коэффициентом фильтрации, особенностью к тиксотропным превращениям, оплыванием при влажности 6—9% и переходом в текучее состояние при 15—17%.
Псевдоплывуны — пески, не содержащие тонких глинистых частиц, полностью водонасыщенные, легко отдающие воду, водопроницаемые, переходящие в плывунное состояние при определенном гидравлическом градиенте.
Почвы или растительные грунты — это природные образования, слагающие поверхностный слой земной коры и обладающие плодородием. К нескальным искусственным грунтам относятся грунты, уплотненные различными методами (трамбованием, укаткой, виброуплотнением, взрывами, осушением и др.), насыпные и намывные

 

2. $$$Реологические процессы, ползучесть и длительная прочность грунтов. Стабилизированное и нестабилизированное состояние грунтов при сдвиге. – 132

Глинистые грунты обладают явно выраженными реологическими свойствами - ползучестью, релаксацией напряжений, изменением прочности во времени, причем при оттаивании они могут резко менять свои механические свойства.
ПОЛЗУЧЕСТЬ — медленное нарастание во времени пластической деформации материала при силовых воздействиях, меньших, чем те, которые могут вызвать остаточную деформацию при испытаниях обычной длительности. Ползучесть сопровождается релаксацией напряжений. Ползучесть свойственна практически всем конструкциям материалам. Для сталей и чугунов ползучесть существенна лишь при повышении температуры (св. 300 °С) и протекает тем интенсивнее, чем выше температура. Для металлов с низкой температурой плавления, для бетона, дерева, высокополимерных материалов ползучесть весьма заметна и при комнатных температурах. Ползучесть бетона существенно зависит от его возраста с момента изготовления; чем «моложе» бетон, тем выше его ползучесть. Определение характеристик реологических свойств необходимо для решения основных вопросов проектирования и строительства подземных гидротехнических объектов, в частности:
- для расчетов напряженно-деформированного состояния системы подземное сооружение - горный массив, включая вопросы оценки прочности и устойчивости массива вокруг незакреплённых горных выработок с целью разработки рекомендаций по конструкции и технологии временного и постоянного креплений;
- для определения типа конструкций и размеров обделок напорных туннелей и шахт;
- для моделирования, в том числе и численного, совместной работы сооружений и массива в сложных инженерно-геологических условиях;
- при разработке технологии строительства подземных сооружений, включая вопросы их поэтапного возведения;
- для анализа данных натурных наблюдений в процессе строительства и эксплуатации подземного сооружения с целью уточнения прогнозов их работоспособности.

Сваи. Классификация свай: материалы, конструкций, способ изготовления, область применения. Методы устройства свай: забивка, вибропогружение, вдавливание, завинчивание. Оборудование для погружения свай.

Свайный фундамент состоит из свай и ростверка.
Назначение свай – воспринимать давление сооружения и передавать их на более плотные грунты основания. В общем случае свая – это стержень, находящийся в грунте в вертикальном или наклонном положении. Служат для передачи нагрузки на основание за счет нижнего конца и боковой поверхности. Достоинства:
-высокая несущая способность
- индустриальность
- сокращение земляных и водопогружательных работ
- снижение осадок и неравномерностей
- повышение устойчивости при действии наклонных и горизонтальных нагрузок
Классификация свай:
1. в зависимости от характера работы сваи в грунте:
- сваи-стойки. Конец сваи опирается на несжимаемое основание (скальное, плотные пески, пылевато-глинистые грунты твердой консистенции, J_L< 0 – показатель текучести)
- висячие сваи
2. по расположению ростверка по отношению к земной поверхности.
- с низким ростверком
- с высоким ростверком
3. по расположению свай относительно вертикали
- вертикальные
- наклонные
- козловые
4. по способу погружения и возведения
- забивные
- набивные (выполняются на строительной площадке в скважинах)
- винтовые
5 по форме поперечного сечения
- с полостью
- трубчатые
6 в зависимости от профиля продольного сечения
а. постоянного круглого или призматического
б. переменного поперечного сечения по высоте
в. с уширение ствола
- на нижнем конце
- по середине сваи
- в верхнем конце сваи
7. по материалу сваи
- ж/б
- деревянные
- металлические
- комбинированные
- грунтовые (как искусственное основание)

Сваи погружают в грунт забивкой, вибрацией, завинчиванием и ударом с подмывом струей воды. Забивают сваи с помощью сваебойной установки, состоящей из свайного молота и копра, монтируемого в качестве навесного оборудования на тракторе или экскаваторе. Свайные молоты подразделяют на механические, паровоздушные, дизель-молоты и электрические — вибропогружатели и вибромолоты.

 

Связаная вода. Ее природа.

Выделяют две категории воды в горных породах - свободную и связанную. Связанная вода находится и удерживается в наиболее мелких порах и трещинах горных пород и испытывает со стороны поверхности твердой фазы минералов " связывающее" влияние разной природы и интенсивности, изменяющее ее структуру и придающее ей аномальные свойства, то есть не такие, как у обычной, свободной воды. Суммарное содержание связанной воды в литосфере Земли составляет около 42% от общего количества воды в земной коре. Однако связанную воду не так просто извлечь из породы, в которой она находится. Под действием поверхностных сил разной природы она относительно прочно удерживается на поверхности минералов, не подчиняется силам гравитации и ее передвижение в породах может происходить лишь под влиянием сил иной природы.
Первые представления о связанной воде возникли почти сто лет назад.

К настоящему времени достаточно хорошо изучено строение единичной молекулы воды, состоящей из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Она характеризуется дипольным строением и тетраэдрическим распределением зарядов: два положительных - на атомах водорода, два отрицательных - на неподеленных парах электронов атома кислорода. Такое строение молекулы воды позволяет ей образовывать до четырех водородных связей с соседними молекулами.
Многочисленными экспериментами, было установлено, что некоторые свойства связанной воды, находящейся в породах в виде тонких, так называемых граничных, слоев вблизи твердой поверхности, существенно отличаются от свойств обычной свободной воды. Их стали называть аномальными. В последнее время было убедительно установлено, что плотность связанной воды в тонких пленках повышена всего лишь на 1, 5% по сравнению со свободной водой и составляет в среднем около 1, 02 г/см³.
Основная причина понижения температуры замерзания связанной воды - взаимодействие ее с твердой минеральной поверхностью, точнее - с ее активными центрами. Энергия взаимодействия молекул воды с активными центрами поверхности минералов, а также с находящимися в поровом растворе ионами больше, чем энергия взаимодействия молекул воды между собой. Это и приводит к тому, что активный центр нарушает сетку водородных связей в воде, а фазовый переход осуществляется лишь при более низкой температуре. Не менее интересным свойством связанной воды в горных породах является ее пониженная по сравнению со свободной водой растворяющая способность. Связанная вода способна растворять меньше солей, чем обычная вода. Это обстоятельство также является следствием измененной структуры связанной воды.
Другое аномальное свойство связанной воды - понижение ее диэлектрической проницаемости в несколько раз по сравнению со свободной водой. Если для обычной воды диэлектрическая проницаемость равна 81, то для связанной воды эта величина уменьшается до 3 - 40, в зависимости от толщины водной пленки.

Сжимаемость нескальных грунтов. Роль пористости в механических свойствах нескальных грунтов.

Сжимаемостью называют способность породы к уменьшению объема под воздействием нагрузки. Показатель текучести I_L характеризует консистенцию глинистого грунта. По его величине можно косвенно определить и степень сжимаемости основания. Например, если в основании залегают глинистые грунты с показателем текучести I_L Ј 0, то данный слой грунта обладает низкой сжимаемостью. Значение I_L і 0, 75 говорит о повышенной сжимаемости основания.
Наихудшим видом основания являются илы и заторфованные грунты. Лессовые грунты в маловлажном состоянии могут служить хорошим основанием. Однако при замачивании водой они дают просадку. Пористостью n грунта называется отношение объема пор к полному объему образца грунта. Коэффициентом пористости e или относительной пористостью называется отношение объема пор в образце к объему, занимаемому его твердыми частицами - скелетом, то есть e=n/1-n
Теоретически пористость n изменяется в пределах от нуля (поры отсутствуют) до единицы (скелет отсутствует). Соответственно коэффициент пористости e изменяется от нуля (поры отсутствуют) до бесконечности (скелет отсутствует). Пористость не может быть больше единицы, в то время как коэффициент пористости может быть больше единицы (например у лессов, торфа). Коэффициент пористости равен единице, если объем пор равен объему, занятому твердыми частицами.

 

Современные и перспективные виды фундаментов (материалы, конструкции, методы устройства, области применения). Вариантное проектирование, принципы технико–экономического сопоставления вариантов фундаментов.

Выбор типа оснований или конструктивного решения фундаментов выполняется на основании технико-экономического сравнения различных вариантов.

К техническим показателям относятся: тип оснований и конструкции фундаментов, расчетные осадки, материалоемкость.

К экономическим показателям относятся: приведенные затраты, сметная стоимость, трудоемкость изготовления, продолжительность работ, капитальные вложения в материально-техническую базу строительства, эксплуатационные затраты.

Для сравнения различных вариантов фундаментов используется принцип сопоставимости, который предполагает, что все варианты должны быть рассчитаны на одинаковые нагрузки для одних и тех же грунтовых условий.

Варианты решений фундаментов должны основываться на объективных данных инженерно-геологических изысканий. Проектные решения фундаментов следует сравнивать при равной степени проработки конструктивных элементов, определяя приведенные затраты.

Выбор основания заключается в определении несущего слоя грунта, исходя из инженерно-геологических условий строительной площадки. На рис. Ф.8.5 показаны три типа различных инженерно-геологических условий и приведены показатели, по которым можно косвенно судить о прочности грунтов основания.

При однородном основании выбор несущего слоя однозначен, но подобные грунтовые условия встречаются редко. Более часто основание бывает сложено разнородными грунтами, например такими, как показано на рис. Ф.8.5, а, б, в. Во втором случае более прочным является второй слой (показатель текучести I_L имеет минимальное значение), а в третьем - первый и третий слои грунта.

Рис. Ф.8.5. Различные схемы напластований грунтов и варианты рекомендуемых типов фундаментов: а - прочный грунт (1) подстилается еще более прочным (2); б - слабый грунт сверху (3) подстилается прочным (1); в - слой слабого грунта (3) находится между более прочными слоями (1): в этом случае можно предложить закрепление (5)

В общем случае, если стоимость фундаментов не имеет определяющего значения, в качестве несущего слоя могут приниматься любые грунты, но не рекомендуется для него использовать ил, торф, рыхлые песчаные и текучепластичные глинистые грунты.

При выборе типа фундаментов определяющим является конструктивное решение здания или сооружения. Как правило, для жилых зданий применяются ленточные сборные или монолитные фундаменты, а для промышленных зданий - отдельно стоящие сборные или монолитные фундаменты. В том случае, если несущий слой грунта находится на расстоянии более 3-5 м от поверхности, применяют свайные фундаменты. Для специальных сооружений типа элеваторов, градирен, дымовых труб, АЭС и ТЭЦ могут применяться фундаменты в виде сплошных железобетонных плит с глубиной заложения не более 5 м. При неоднородном основании в некоторых случаях для жилых и административных зданий может оказаться более эффективным применение фундаментов в виде перекрестных лент и сплошных плит.

 

⇐ Предыдущая891011121314151617Следующая ⇒

Поделиться: