Фундаменты на лессовых и просадочных грунтах

Трудность строительства сооружений на лессовых просадочных грунтах состоит в том, что при обводнении грунтов в основании сооружений происходят большие и часто не равномерные деформации, называемые просадками. В результате сооружения разрушаются и становятся непригодными для дальнейшей эксплуатации.

Просадки лессовых грунтов возникают при одновременном воздействии двух факторов:

1. нагрузок от сооружений и собственного веса грузовой просадочной толщи;

2. замачивания при подъеме горизонта подземных вод или за счет внешних источников (атмосферные осадки, промышленные сбросы, утечки и т.д.)

Просадочные свойства проявляются в лессах только при достижении влажностью некоторого предела , называемого начальной просадочной влажностью.

Просадочность грунтов оценивается показателем просадочности П:

П=(e_L-e)/(l+e),

где е - коэффициент пористости грунта природного сложения и влажности; e_L - коэффициент пористости, соответcтвующий влажности на границе текучести w_L и определяемый по формуле:

e_L=w_Lr_s/r_w,

где r_s и r_w- соответственно плотность твердых частиц и воды.

Явление просадки можно наглядно представить на рисунке 15.8.

Рис. 15.8. Осадка фундамента на лессовом грунте

Показатель просадочности является номенклатурным признаком и лишь определяет склонность грунта к просадкам, не позволяя достоверно дать величину возможной просадки грунта.

аб – практически прямолинейный участок представляет зависимость осадков от давления под подошвой фундамента

бв – участок соотвецтвующей полной просадке грунта под нагрузкой после замачивания

Важно отметить, что если увеличение осадков связано с ростом нагрузки, то просадка развивается при постоянной нагрузке.

Полная деформация просадочного основания s' равна сумме осадки s при естественной влажности грунта и просадки s_sl грунта при его замачивании

s' = s + s_sl

Характеристики просадочных свойств

К числу основных характеристик относится относительная просадочность , начальное просадочное давление , начальная просадочная влажность .

Относительная просадочность определяется по результатам испытаний грунтов в компрессионных приборах с замачиванием образцов.

Она представляет собой относительное сжатие грунта при заданых давлениях и степени повышения влажности и определяется по формуле:

– применяется при природном W, после замачивания

- примняется после замачивания

- применяется при природном W,после обжатия

Грунт считается просадочным при условии 0.01

Относительная просадочность зависит от давления, степени плотности грунта природной влажности и его состава, степени повышения влажности.

Начальное просадочное давление - это давление, при котором относительная просадочность , т.е. при котором грунт считается просадочным.

легко устанавливается из графика зависимости от давления Р (рис.15.9 б), который в свою очередь строится при испытаниях образцов лессового грунта в компрессионных испытаниях с замачиванием при различных нагрузках. Эта характеристика является очень важной при расчете просадок.

Рис. 15.9. Зависимость деформаций (а) и относительной просадки (б)лессового грунта от нормального давления

За начальную просадочную влажность по аналогии принимается влажность, при которой в условиях заданных давлений относительная просадочность равна 0.01.

При расчете оснований и фундаментов на просадочных грунтах по II предельному состоянию требуется выполнение условия , при этом давление зависимости от предполагаемого состояния грунтов по влажности, т.к. замачивание приводит к значительному снижению прочностных характеристик, а, следовательно, существенному уменьшению их расчетного сопротивления и несущей способности.

Так, например, за счет разрушения структурных связей особенно резко (в 6…10 раз) снижается сцепление при относительно небольшом (в 1,05…1,2 раза) уменьшении угла внутреннего трения.