Jun
22
3.2.3. Просадочность лёссовых грунтов

3.2.3.    Просадочность лёссовых грунтов

При увлажнении лёссового грунта происходят следующие явления: размягчаются и частично растворяются жесткие кристаллизационные связи, развивается расклинивающее действие пленочной воды, снижается прочность водно-коллоидных связей между частицами. Это при некотором давлении приводит к уплотнению грунтов, в т. ч. за счет заплывания макропор, приводящему к просадке. Просадочность грунта зависит от его состава, структуры и напряженного состояния, поэтому для каждого слоя лёссового грунта определяют относительную просадочность при давлениях, которые он будет испытывать в основании сооружения. Известны случаи, когда после замачивания сравнительно большой толщи лёссовых грунтов поверхность грунта проседала на 2...2,5 м.

Просадочность грунта оценивают относительной просадочностью εst, которую можно определить по данным компрессионных испытаний с подачей (при различных давлениях) воды в одометр. В результате таких испытаний строят график зависимости высоты образца от давления и характера деформации при замачивании (рис. 3.1,а), а затем находят относительную просадочность при данном давлении:

Картинка(3.1)

где hn·р — высота образца грунта природной влажности при давлении, ожи­даемом на данной глубине после возведения сооружения; hsat·р — высота образца после просадки от замачивания; hn·g — высота образца при при­родном давлении р1z,g, на данной глубине z.

 

Картинка

Рис. 3,1. Графики деформации лёссового грунта при замачивании
а — изменение объема (компрессионная кривая);  б — изменение коэффициента относительной просадочности

 

Условно грунт считают просадочным при εst≥0,01. Величина Bsi в значительной степени зависит от действующего давления. При малом давлении обычно εst<0,01, т. е. грунт можно считать практически непросадочным.
Если провести в компрессионных приборах серию испытаний лёссового грунта с замачиванием образцов при различных нагрузках, то нетрудно получить график зависимости коэффициента относительной просадочности εst от давления (рис. 3.1,6). Такие графики позволяют оценивать начальное просадочное давление pst, при котором εst = 0,01. При меньшем давлении лёссовый грунт считают практически непросадочным. Однако более правильно определять начальное просадочное давление путем налива воды в опытный котлован. Для этого снимают растительный слой и им выполняют обвалование экспериментальной площадки. На вскрытый лёссовый грунт насыпают небольшой слой песка для исключения кольматации поверхности грунта. В центре площадки устанавливают глубинные марки и подают в котлован воду до тех пор, пока не будет промочена вся толща лёссовых грунтов. Размеры котлована в плане должны быть не менее величины просадочной толщи испытываемых грунтов.
По мере дополнительного увлажнения лёссовый грунт проседает не только непосредственно под дном котлована, но и за его пределами. Эта просадка сопровождается растяжением грунта с образованием трещин и уступов (рис. 3.2). Такого рода деформации отражаются на надземных сооружениях и подземных коммуникациях. Измерения с помощью глубинных марок вертикальных послойных перемещений позволяют установить глубину, ниже которой грунт начинает проседать под действием собственного веса. Это давление и является начальным просадочным давлением pst. Чем больше pst, тем устойчивее грунт при замачивании.

Картинка


Рис. 3.2. Просадка поверхности лёссового грунта при замачивании
1 — поверхность грунта после замачивания; 2 — то же, до замачивания; 3 — подсыпка песка; 4 — замоченный грунт; 5 — непросадочный грунт

Этот же эксперимент позволяет установить тип просадочности грунтов лёссовой толщи:

  • I    тип — когда под действием собственного веса грунта вся толща проседает не более чем на 5 см (в основном просадка грунта развивается при замачивании под действием внешней нагрузки) ;
  • II    тип — когда под действием собственного веса грунта вся толща проседает более чем на 5 см.