35. Основные понятия

Механика грунтов – раздел механики сыпучих сред, изучающий напряженно-деформированные состояния, условия прочности и устойчивости, а также изменения свойств грунтов под влиянием внешних (механических) воздействий. 

Грунтами называют все рыхлые горные породы каменной оболочки Земли – несвязные и связные (глинистые), прочность связей которых во много раз меньше прочности самих частиц. Грунты могут служить: основанием зданий и сооружений; средой для размещения в них сооружений; материалом для сооружений

Основание- массив грунта, находящийся непосредственно под сооружением и рядом с ним, который деформируется от усилий, передаваемых ему с помощью фундаментов.

Фундаменты-  подземная или подводная часть здания или сооружения, служащая для передачи усилий от него на грунты основания и, по возможности, более равномерного их распределения, а также уменьшения величины давлений до требуемых значений. Слой грунта под подошвой фундамента называется несущий слой грунта; остальные слои –подстилающие.

Механика грунтов решает следующие задачи: определение напряжений в грунтовой толще, расчет деформаций грунтов и их развития во времени, определение способности грунтов и давления грунтов на ограждения. Кроме того, она рассматривает поведение грунтов при динамических воздействиях (сейсмических, взрывных, ударных, вибрационных).

36 Способы обеспечения устойчивости стенок котлована

Устойчивость стенок котлована обеспечивается с помощью придания им соответствующих уклонов или использования специальных креплений.

Выбор величины откосов и способа крепления зависит от глубины котлована, особенностей напластования и свойств отдельных слоев грунта, уровня подземных вод, способа производства работ и расстояния до существующих зданий и сооружений.

1. Назначение крутизны откосов котлованов и траншей. Некоторые виды грунтов, особенно связные, способны держать вертикальный откос в Пределах некоторой глубины. Поэтому стенки котлована иногда разрешается оставлять вертикальными. При вертикальных стенках котлованов возведение фундаментов и засыпку пазух следует производить вслед за выемкой грунта, так как случайное увлажнение грунта дождевыми водами может существенно уменьшить сцепление и привести к обрушению вертикального откоса

2. Распорные крепления стен котлованов. При значительной глубине котлована приходится выполнять большой объем работ по обратной засыпке пазух. Для выполнения требований устойчивости в этих случаях требуется тщательное уплотнение грунта обратной засыпки. К простейшим креплениям относят распорные крепления с инвентарными распорками, которые, упираясь в вертикально или горизонтально расположенные доски, предотвращают обрушение стенки котлованов

3. Устройство шпунтовых стенок. При разработке глубоких выработок ниже уровня подземных вод в сложных геологических условиях и на стесненных площадках (около существующих зданий и сооружений, дорог и т. д.), что часто имеет место в современном градостроительстве, крепление стенок котлована осуществляется с помощью шпунтовых стенок. Шпунтовые стенки должны также обеспечивать и недопущение проникновения подземных вод через стенки и дно котлована. Для исключения поступления воды в котлован через его дно шпунтовое ограждение погружают до слоя водонепроницаемого грунта.

4. Искусственное замораживание грунтов оснований основывается на водонепроницаемости, приобретаемой грунтами в мерзлом состоянии. Этот метод часто применяют в водонаеыщенных грунтах, имеющих валунные, гравийные и другие включения, затрудняющие погружение традиционных шпунтовых ограждений. При замораживании в основании образуются льдогрунтовые стенки, препятствующие проникновению воды в котлован. Замораживание грунтов осуществляют в такой последовательности. Котлован требуемых размеров ограждают по контуру рядом специальных колонок 7 , с помощью которых создается льдогрунтовая стенка. Такая колонка состоит из двух труб, находящихся одна внутри другой. При пропускании через колонку специальных охлаждающих растворов за счет теплообмена с окружающим грунтом происходит замерзание грунта. В качестве охлаждающего применяют раствор хлористого кальция, который в зависимости от концентрации способен замерзать при температуре от —26 до —55 °С. Нагнетание раствора в замораживающие колонки и его охлаждение производят с помощью насоса 5 замораживающей установки . Замораживающая установка состоит из испарителя, охлаждающего раствор хлористого кальция за счет пропускания через змеевик, находящийся в испарителе, газообразного хладагента — обычно используют аммиак, гораздо реже — фреон или жидкий азот.