5.3 Просадочность.

Под просадкой понимается уменьшение объема грунтов при увлажнении. Просадочность характера для лессов и лессовидных грунтов, которые по действующим строительным нормам и правилам относятся к так называемым макропористым грунтам. В естественных условиях лессовые грунты обладают малой влажностью (обычно ) и относительно высокой прочностью. Когда вода попадает в грунт, разрушаются связи между частицами. Под влиянием собственной массы или массы сооружения происходит уплотнение лессового грунта (просадка).

Степень просадочности лессовых грунтов оценивается по величине относительной просадочности, определенной при компрессионных испытаниях по формуле:

Где высота образца при давлении р при естественной влажности

высота образца при давлении р после замачивания.

Если относительная просадочность превышает 0,01, то такой грунт относится к просадочным.

Просадка происходит как в естественной (природной) обстановке, так и в результате техногенных факторов - при, например, прорыве подземных труб. Неравномерное увлажнение пород под сооружениями приводит к их деформациям, до полного разрушения. При строительстве на лессовых грунтах необходимо провести оптимальное увлажнение (добиться нужной плотности, путем искусственного увлажнения и последующего уплотнения грунта) или использовать сваи. Используются лессовые грунты в такой области, как например изготовление строительного кирпича. Полигон, на котором мы проходили практику, находится на территории лессовых грунтов, поэтому при защите от просадки необходимо предпринять меры по отводу поверхностных вод, предотвращению утечки воды из коммуникаций, а так же использование свайных фундаментов, прорезающих просадочную толщу.

5.4 Морозное пучение

Морозное пучение грунта — это результат объемного расширения воды (примерно на 9%), находящейся в нем до промерзания и дополнительно мигрирующей к границе промерзания в процессе перехода воды из жидкого состояния в твердое (лед).

К пучинистым относятся грунты, которые при замерзании имеют относительную деформацию морозного пучения более 0,01. Относительная деформация определяется по формуле:

/

-высота образца до промерзания, см

- высота образца мерзлого грунта.

Морозному пучению подвержены следующие грунты: пылеватые пески, супеси, суглинки глины, крупнообломочные грунты (щебень, галечник и гравий), крупный песок пучением не обладает.

При замерзании даже всей поровой воды в грунте увеличение его объема не превышает 3...4% (закрытая система). В то же время в натуре объем грунта при его промерзании увеличивается на 10—50 и даже 100%. Рост объема грунта при промерзании (пучении) сопровождается резким увеличением влажности грунта с образованием в нем льда в виде линз и прослоек. Пучение грунта развивается вследствие притока (миграции) воды к фронту промерзания из нижележащих слоев (открытая система). Механизм пучения можно рассмотреть на примере промерзания пылевато-глинистых грунтов. В глинистых грунтах в крупных порах находится свободная вода, вокруг глинистых и пылеватых частиц в виде пленок присутствует физически связанная вода.

При понижении температуры грунта до С происходит замерзание свободной воды, в порах образуется лед. При снижении температуры до С замерзает физическая связная вода. Кристаллы льда увеличиваются, а толщина пленок физически связной воды в зоне промерзания уменьшается. Происходит нарушение осматического равновесия, частицы грунта подтягивают физически связную воду с глубины в зону промерзания. Здесь она замерзает, происходит избыточное льдовыделение, происходит морозное пучение.

Различают поверхностные и коренные пучины.

Поверхностные пучины образуются за счет замерзания воды, находящейся в балластном слое, величина которых составляет 20-40 мм.

Коренные пучины развиваются в теле грунтовых насыпей, сложенных из пылевато-глинистых грунтов, и в условиях близкого к поверхности земли залегания грунтовых вод и верховодки.

При повышении температуры лед в пучинах оттаивает, грунт насыщается водой, разжижается и выдавливается в виде грязеподобной массы. Образуются просадка пути.

Морозное пучение разрушающе действует на фундаменты инженерных сооружений. Нормальные силы возникают за счет замерзания воды под подошвой фундамента. Они действуют на подошву фундамента, что может привести к вытеснению его из грунта. С ними борются путем заложения фундаментов в пучинистых грунтах ниже глубины сезонного промерзания. Касательные силы морозного пучения образуются при замерзании грунта на боковой поверхности фундамента. При промерзании грунта происходит увеличение его объема, грунт поднимается и поднимает смерзшийся с ним фундамент. Следствием могут являться трещины, выталкивание фундамента сооружения из грунта, выталкивание из грунта опор мостов. Для предотвращения этого требуется хорошая гидроизоляция грунта.

У нас морозное пучение наблюдается на точке стояния №5 под опорами домиков.

Рис. 7