Ліквілація просідання лесового грунту замочуванням

 

Міністерство Oсвіти і Науки України

Київський Національний Університет  Будівництва і Архітектури

 

 

 

 

 

Кафедра технології будівельного виробництва

 

 

 

 

Реферат на тему:

«Ліквілація просідання лесового грунту замочуванням»

 

 

 

 

 

Виконала: ст.гр.ПЦБ-54

Перевірив: проф. Терновий В.І.

 

 

 

 

 

 

 

 

Київ - 2013

ЗМІСТ

            ВСТУП…………………………………………………………………………....3

1. Особливості просідаючих (лесових) грунтів………………………………..4
2. Вивчення та походження лесових грунтів…………………………………..4
3. Причини виникнення просідання у лесових грунтах………………………5
4. Заходи щодо усунення або зменшення деформацій основ, складених просідаючими грунтами……………………………………………………...8

ВИСНОВОК……………………………………………………………………..13

     ВИКОРИСТАНА ЛІТКРАТУРА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВСТУП

 

До просідаючих  порід відносяться леси та лесоподібні суглинки, супіски та глини, деякі види покривних суглинків і супісків, а також в окремих випадках дрібні та пилуваті піски з підвищеною структурною міцністю, насипні глинисті ґрунти, відходи промислових підприємств, попільні відклади та ін.

Просідаючі породи та основні  їх представники - лесові ґрунти – широко розповсюджені в Україні (займають більше 65% її території).

У північній частині Волинського  плато товщина шару лесових ґрунтів  змінюється від 3 до 10 м. Відносне просідання (див. нижче) цих ґрунтів

εsl = 0,03 - 0,064 при напруженні σ = 300 кПа.

Лесові ґрунти Дністровської  рівнини в своїй більшості  непросідаючі

(εsl = 0,01 - 0,018 при σ = 300 кПа). При віддаленні від р. Дністер  збільшується товща лесових макропористих  ґрунтів і в районі Подільського  плато ці ґрунти характеризуються  εsl = 0,03 - 0,04 при σ = 300 кПа. Близькі  за властивостями лесові ґрунти  зустрічаються на території лівого  берега р. Прут. На Львівщині  просідаючі ґрунти залягають  на глибину до 7 м і мають    εsl = 0,04-0,06 при σ = 300 кПа.

Лесові ґрунти мають безперервне  розповсюдження починаючи з межі Дніпровської низовини в межиріччі  р. Дніпра і Дністра, їх товщина 5 - 35 м, εsl = 0,01-0,15 (σ = 300 кПа). У межах Причорноморської западини лесові ґрунти також залягають  у вигляді безперервного шару потужністю до 22 м при відносному просіданні більше 0,2 (σ = 300 кПа).

Лесові ґрунти часто зустрічаються  і в Приазов'ї. Так, наприклад, у  районі Таганрога їхня потужність досягає 17 м, а εsl = 0,028-0,062 при σ = 300 кПа. На території Вінницької області лесові ґрунти зустрічаються повсюди потужністю від 2,5 до 19,5 м.

Лесові ґрунти за гранулометричним складом містять більше 50% пилуватих (розміром 0,05 - 0,005 мм) частинок, легко- та середньо-розчинні солі і карбонати кальцію. Характерні ознаки цих ґрунтів:

• палевий (світло-жовтий) колір;
• велика пористість (часто помітна неозброєним оком);
• борошнистість на дотик.

 

 

1. Особливості просідаючих (лесових) грунтів.

Особливістю лесів є їхня здатність просідати (опускання поверхні) при замочуванні  внаслідок доущільнення. Лесові ґрунти легко розмокають і розмиваються, а при повному водонасиченні можуть переходити в пливунний стан.

У сухому стані леси відзначаються  великою міцністю і можуть слугувати  надійними основами, але при замочуванні  можуть викликати просідання, часто  нерівномірні, на схилах - зсуви.

Умови, що необхідні для  прояву просідання:

1. наявність навантаження, здатного при зволоженні перевищити сили зчеплення ґрунту;
2. достатнє зволоження, при якому в значній мірі знижується міцність ґрунту.

Що ж до мінералогічного  складу, то леси містять:

• до 50% SіО2 (роздрібненого, з розмірами частинок 0,1 - 0,01 мм);
• до 25% глинистих мінералів;
• 25 - 30%  СаСО3.

У них можуть бути домішки  окислів і гідроокисів заліза і алюмінію.

 

 

2. Вивчення та походження лесових грунтів.

Вивченням лесових ґрунтів  займалися видатні російські  та українські вчені Ю. М. Абелев, Л. С. Берг, І. П. Герасимов, М. Н. Гольдштейн, В. І. Крутов, В. Д. Обручов, А. П. Павлов, П. О. Тутковський, С. М. Клепіков та ін., які створили ряд оригінальних теорій про походження цих ґрунтів: еолову, водно-льодовикову, пролювіальну, делювіальну, алювіальну та ін. Найбільшу перевагу серед цих теорій набули еолова, водно-льодовикова та пролювіальна (тобто утворення недоущільненого стану лесових порід еолового, делювіального або пролювіального походження в умовах сухого клімату).

Походження лесу остаточно  не з'ясовано. Існує кілька гіпотез:

• еолова (найпоширеніша) — утворення внаслідок нагромадження сухого пилу в сухих степах, куди його переносить вітер. Під час тертя частинки пилу отримують електростатичний заряд, а під час осідання вони міцно об'єднуються з частинками, що несуть протилежний заряд. Це пояснює міцні механічні властивості ґрунтів. Запропонована німецьким вченим Фердінандом Ріхтгофеном у 1877 році, розвинута радянським вченим В. П. Обручевим.

Рисунок 1 - Схема утворення лесового

грунту по еолової теорії походження

• делювіальна;
• водно-льодовикова;
• ґрунтова — процес накопичення мінералів відбувається різними шляхами, а формування властивостей — за рахунок вивітрювання та ґрунтоутворення. Лес материнська порода для чорноземів та сіроземів. Гіпотезу запропонував радянський вчений Лев Семенович Берг.

 

 

3. Причини виникнення просідання у лесових грунтах.

Просадкові явища в  лесових та інших просідаючих  ґрунтах протікають по-різному в  залежності від конкретних гідрогеологічних умов.

Основні джерела замочування  і підвищення вологості просідаючих  ґрунтів такі:

• витікання із комунікацій і технологічних пристроїв;
• атмосферні опади;
• фільтрація води із зрошувальних каналів;
• зміна умов аерації при забудові територій;
• підвищення рівня ґрунтових вод та ін.

Різні розміри, форма, положення  та інтенсивність джерела замочування  викликають і різний характер замочування  просідаючих ґрунтів. У залежності від перелічених факторів виділяють  такі види замочування:

• місцеве замочування зверху, яке приводить до просідання ґрунту на обмеженій площі в верхній частині товщі, або рідше - на усю глибину просідаючої товщі;
• інтенсивне замочування зверху протягом тривалого часу, внаслідок чого відбувається замочування ґрунту на всю просідвючу товщу і повний прояв просідань як від власної ваги ґрунту, так і від навантажень фундаментів;
• підняття різня ґрунтових вод, які викликають просідання нижніх шарів ґрунту переважно від їх власної ваги;
• повільне підвищення вологості, яке викликається порушенням природних умов випаровування ґрунтової вологи внаслідок забудови та асфальтування території.

Рисунок 3 - Схема макроструктури лесового

грунту та можливості розвитку просадки при

попаданні в неї води.

 

Проникаючи в просідаючий  грунт зверху, вода розповсюджується і переміщується в товщі як зверху вниз, так і в сторони  від джерел замочування, утворюючи  зволожену зону. На характер формування та розміри зволоженої зони, крім величини та форми джерела замочування, впливають  літологічна будова товщі просідаючих  ґрунтів, їхні фільтраційні властивості  та ін.

При місцевому замочуванні  із точкових, а також лінійних джерел (траншей, каналів) у ґрунті утворюється  зволожена зона, що має в поперечному  перерізі форму, близьку до зрізаного еліпса. Інтенсивне замочування зверху значної площі приводить, як правило, до утворення зволоженої зони, близької до трапеції. Безпосередньо під площею, що замочується, розповсюдження води відбувається вертикально вниз - зона гравітаційного руху води. За межами цієї площі вода розповсюджується униз і в сторони - зони капілярного та плівкового переміщення води. Кут , під яким вода розповсюджується в сторони, залежить від виду грунту (= 20-40° для лесоподібних супісків та лесів;  = 45-45° для лесоподібних суглинків), його водопроникності. Випадки замочування зверху найбільш небезпечні, тому що приводять до нерівномірних за площею деформацій.

 

 

Рисунок 2 - Форми зволоженої зони при:

а - точковому джерелі  замочування; б - замочуванні значної  площі

• просідання відбуваються більш-менш рівномірно за площею за винятком куполоподібного піднімання рівня ґрунтових вод;
• при швидкому підніманні рівня ґрунтових вод до підошви фундаменту просідання практично припиняється і складає максимум 1-4 см/рік; в цьому випадку небезпечне виникнення руху води (наприклад, відкачування із поблизу розташованого котловану); уповільнення просідання при швидкому підніманні рівня ґрунтових вод пояснюється утрудненням фільтрації з напруженої зони.

 

 

4. Заходи щодо усунення або зменшення деформацій основ, складених просідаючими грунтами:

• Ущільнення просідаючих грунтів попереднім замочуванням, у тому  числі з використанням глибинних вибухів. 

Часто на стадії будівництва  споруди виконують попереднє  замочування лесового грунту. Зазвичай роботи проводяться в наступній послідовності.

 

 

Схема виконання робіт  за попереднього замочування лесового грунту - усунення його просідання.

 

1. Відривається котлован до заданої відмітки заглиблення .
2. У основі споруди (під подушкою фундаменту ) укладають піщаний шар (до 20 см).
3. Перші ряди фундаментних блоків зводять у сухому котловані .
4. У проміжки між блоками закладаються водопропускні трубки.
5. Виконується бічна засипка , потім в шар піску по трубах подається вода .
6. Вода, проникаючи в лесовий грунт , викликає його просідання.
7. Укладаються наступні ряди блоків фундаментів, які своєю вагою і вагою бічної засипки , ущільнюють зволожений лес. У результаті після зведення «нульового» циклу , в основі буде знаходитися непросідаючий  грунт.

Спосіб рекомендується застосовувати  для усунення просадочності грунтів, зниження їх деформативності та підвищення несучої спроможності при товщах просідання завглибшки понад 8 м, які  характеризуються просіданням від  власної ваги. Застосування способу ефективне при ущільнюваних грунтах, які представлені пилуватими пісками, супісками або лесоподібними суглинками з щільністю сухого грунту не більше 15,0кН/м3 і коефіцієнтом фільтрації не менше 0,05 м/діб.

Рисунок 3 Осідання ущільнених гідровибухом ґрунтів

 Кількість води, необхідна  для замочування, визначається  для конкретного майданчика з  допомогою розрахунку за умови  досягнення ступеня вологості  грунтів не менше 0,8 у межах  всієї товщі просідання.

Якщо грунти товщі просідання зволожені недостатньо, то здійснювати  вибухи забороняється для запобігання  можливого утворення камуфлетних  порожнин.

Вибухові роботи повинні  виконуватись тільки спеціалізованими організаціями.

• Регульоване замочування просідаючих грунтів:

Спосіб регульованого  замочування може застосовуватися  для будівництва споруд заввишки до 16 поверхів включно для усунення властивостей просідання грунтів на товщах із максимальною величиною просідання від власної ваги грунту до 1,5 м, які не відносяться до зсувних, закарстованих і сейсмічних територій. Застосовується у процесі зведення будинків і споруд з ущільненням грунтів основи під дією зовнішнього навантаження та власної ваги грунту.