6.Предварітельное відтавання грунту
7. Процес весняного відтавання грунту
8. Процеси, що відбуваються в активній шарі
Геологічні карти - дуже важливий документ, необхідний як для пошуків і розвідки корисних копалин, так і для будівельних робіт, грунтових і інженерно-геологічних досліджень.
Геологічна карта - графічне зображення на горизонтальній площині виходять на поверхню Землі геологічних утворень в певному масштабі певними умовними позначеннями. Геологічна карта відображає будову тільки верхніх частин кори і тому є двовимірним площинним зображенням тривимірних об'ємних тіл - пластів гірських порід. Для читання геологічної карти необхідні певні навички. Креслення, що зображує геологічна будова у вигляді перетину місцевості вертикальною площиною, проведеної по можливості під прямим кутом до простягання гірських порід, називаються геологічним профілем, або разрезом.Інженерная геологія - галузь геології, що вивчає верхні горизонти земної кори і динаміку останньою у зв'язку з інженерно-будівельної діяльністю людини. Розглядає склад, структуру, текстуру і властивості гірських порід як грунтів; розробляє прогнози тих. процесів і явищ, що виникають при взаємодії споруд з природною обстановкою, і шляхи можливого впливу на процеси з метою усунення їх шкідливого впливу. Важко переоцінити значення інженерно-геологічних вишукувань для будівництва будь-якого за величиною і значимістю споруди. Дорожче стає об'єкт, зведений на недостатньо дослідженому ділянці. Адже під ним можуть виявитися підземні води, торф, що просідають грунти. Вода сприяє розчинності різних хімічних сполук, в тому числі і агресивних, що призводить до несприятливого впливу на цементний розчин, кам'яну кладку, бетон. І хоча процес руйнування фундаменту непомітний, його наслідки відчутно позначаються на об'єкті: порушується цілісність несучих конструкцій.
Підстава - частина масиву грунту, на яку передається навантаження від споруди. Підстава називається природним, якщо фундамент зводиться безпосередньо на грунті природної будови, і штучним, коли несуча здатність грунту збільшена різними способами.
Конструкція фундаменту багато в чому визначається характеристиками грунту, на якому він зводиться. Грунт підстави повинен бути міцним і мати незначну стисливість і пучинистість. Однак не всі грунти володіють такими властивостями. Наприклад, торф'яні грунти сильно стискаються під навантаженням, а деякі грунти з групи глинистих при замочуванні під навантаженням дають додаткові опади (просадки) або підйом (набухають). Будівництво об'єктів на таких грунтах вимагає проведення різного роду заходів, пов'язаних з осушенням забудовується ділянки і запобіганням зволоження підстави фундаментів.
Грунти, що застосовуються в якості підстави, підрозділяються на глинисті, піщані, великоуламкові, скельні і насипні.
Скельні ґрунти - найбільш надійні. Вони міцні, не просідають, що не розмиваються і не спучуються. Залягають у вигляді суцільного масиву. Фундамент можна зводити безпосередньо на поверхні такого ґрунту, без заглиблення.
Крупноуламкові грунти - незцементовані грунт, що містить пісок і більше 50% по масі частки крупніше 2 мм. Поділяються на два види. Грунт щебенево (галечникові) - маса частинок більше 10 мм складає більше 50% маси сухого ґрунту і грунт дресвяний (гравійний) - маса частинок більше 2 мм складає більше 50%. Такий грунт практично не стискається, і фундамент можна закладати із заглибленням не менше 0,5 м.
Піщані грунти - сипучі в сухому стані, що не володіють пластичністю у вологому стані і містять менше 50% по масі частинок більше 2 мм. Залежно від крупності частинок і їх кількості піщані ґрунти поділяються на п'ять видів (табл. 6).
Види піщаних грунтів
Маса частинок більше 0,1 мм складає менше 75%
Примітка. Для встановлення найменування грунту послідовно підсумовуються відсотки вмісту часток досліджуваної породи спочатку крупніше 10 мм, потім крупніше 2 мм, далі крупніше 0,5 мм і т.д. Найменування грунту приймається за першим задовольняє показнику в порядку розташування найменувань в таблиці.
Піщані грунти поділяються на щільні, середньої щільності і пухкі залежно від значень коефіцієнта (щільності) пористості. За вологості піщані ґрунти поділяються: на мало вологі - при заповненні водою до 50% пір; дуже вологі - від 50 до 80%; насичені - більше 80%. Ці показники необхідні для розрахунку несучої здатності грунтів. Піщані грунти мають властивість ущільнюватися під навантаженням, тобто просідати. Міцність піщаних підстав зростає зі збільшенням розміру часток. Піски середньої крупності при впливі навантаження деформуються незначно і, як і великі піски, слабо реагують на зволоження. Дрібні ж піски при збільшенні вологості помітно втрачають несучу здатність. Ці грунти фільтрують воду і промерзають без пучения.
Суглинки і супесь - грунти, що займають проміжне положення між піщаними і глинистими грунтами. При змісті глини від 10 до 30% грунт відносять до суглинках, а при більш низькому вмісті глини - до супеси.
Глинисті грунти - пов'язані, що володіють у вологому стані пластичністю. Такі грунти можуть стискатися, розмиватися і при замерзанні спучуватися. При такій підставі грунту необхідно закладати фундамент на всю глибину промерзання.
Леси і лесовидні грунти в сухому стані досить стійкі в силу наявності міцних структурних зв'язків. Однак при зволоженні ці зв'язки порушуються, і грунт під навантаженням просідає.
Торф. представляє собою суміш глинистих або піщаних грунтів з рослинними залишками, характеризується повільним розвитком осад і великий сжимаемостью. Крім того, в торфі найчастіше виникають середовища, агресивні по відношенню до матеріалів, з яких влаштовані підземні конструкції об'єкта.
4.Просто методи самостійного визначення деяких видів грунту
Глина в сухому стані тверда в шматках, в'язка, пластична, липка, мажеться - у вологому. Якщо шкіра, між пальцями піщаних часток не відчувається, грудочки роздавлюються дуже важко, піщинок не видно. При скачуванні в сирому стані утворюється довгий шнур діаметром менше 0,5 мм, а при стисненні кулька перетворюється в коржик, не тріска по краях; при різанні ножем в сирому стані має гладку поверхню, на якій не видно піщинок.
Суглинок - грудки і шматки в сухому стані менш тверді, при ударі розсипаються на дрібні шматки, у вологому стані мають слабку пластичність і клейкість, при розтиранні відчуваються піщані частинки, грудочки роздавлюються легше, ясно видно піщинки на тлі тонкого порошку; при скачуванні в сирому стані довгого шнура не виходить, він рветься; куля, скочується в сирому стані, при стисненні утворює коржик з тріщинами по краях.
Супісок - у сухому стані грудки легко розсипаються і кришаться від удару, непластична, переважають піщані частинки, грудочки роздавлюються без удару, майже не скачуються в шнур; куля, скручений в сирому стані, при легкому тиску розсипається.
Пісок пилуватий нагадує пил або жорстку борошно типу крупчатою, окремі зерна в масі важко розрізняються.
Пісок дрібний має зерна, слабо помітні оком, пісок середньої крупності в основній масі має зерна розміром з просяне зерно, у великому піску - велика кількість зерен з розміром гречаної крупи.
Гравій (щебінь) - зерна розміром від 5-7 до 10-12 мм складають більше половини по масі. Між ними більш дрібне заповнення. Гравій має частково окатанниє форми, дресва - з гострими краями.
Галька (щебінь) - зерна розміром більше 25-35 мм складають більше половини по масі. Між ними - дрібне заповнення. Галька - окатанной форми, щебінь - гострокутний.
Піщані, гравійні і галечникові грунти - НЕ зв'язкові.
Міцність підстави буде забезпечена, якщо тиск, який передається фундаментом на грунт, не більше розрахункового для грунтів, що залягають під фундаментом.
5. Як впливає відтавання мерзлих грунтів на їх стисливість
Стисливість мерзлих грунтів залежить від температури, вологості і часу дії навантаження (ріс.Ф.18.7). При близькому до нульовій температурі мерзлі грунти можуть сильно стискатися. Стисливість відтають грунтів може значно перевищувати їх стисливість в мерзлому стані. При відтаванні льоду в мерзлому ґрунті відбувається його просідання. Осадка колишнього мерзлим грунту після його відтавання складається з опади за рахунок відтавання в ньому льоду і ущільнення за рахунок цього скелета, а також за рахунок подальшого ущільнення грунту вже в підталому стані.
Осадка відтавання не залежить від навантаження, а осаду подальшого ущільнення пропорційна навантаженні.
Ріс.Ф.18.7. Графік зміни висоти шару мерзлого грунту h від тиску p. 1 - стиснення в мерзлому стані; 2 - просадка внаслідок того, що сталося відтавання при тиску pотт; 3 - стиснення в підталому стані
6.Предварітельное відтавання грунту
Попереднє відтавання мерзлих грунтів основи може здійснюватися двома способами: за допомогою використання природного сонячного тепла і шляхом застосування штучних методів. Перший спосіб застосовується при неглибокому відтаванні грунтів (5-6 м). Другий спосіб - гідравлічне відтавання і відтавання за допомогою парових голок (гарячою парою) - на глибину 7-10 м з подальшим штучним закріпленням грунтів. В даний час В.П. Горбуновим та Л.І. Куренкової (НИИОСП) розроблений спосіб предпостроечного відтавання і ущільнення вічній грунтів підстави за допомогою електричного струму і електроосмосу. Відтавання підстави з вічній грунтів виробляють також за допомогою електропрогрева їх змінним струмом. Електричний ток.передается на глибину стиснутої товщини через заглиблення в грунт трубчасті електроди, які розташовуються рядами
7.Процесс весняного відтавання грунту
Тому в результаті розвитку вертикальних сил обдимання, що перевищують вагу стовпа і сили бокового тертя, грунт захоплює за собою стовп вгору і вириває його з нижчих шарів грунту. При цьому під стовпом утворюється порожнина, яка заповнюється водою або розрідженим грунтом (II на рис. 44). При повному промерзанні сезонноталого шару в порожнині замерзає лід (або ледогрунт) (III). В процесі весняного відтавання грунту, поки воно не дійде до підошви стовпа, останній зберігає найбільш високе положення, досягнуте при випинання (IV). Після відтавання льоду в порожнині відбувається часткова осаду стовпа. Однак в. річному циклі стовп виявляється витріщеними на якусь висоту Ah (V на рис. 44). При щорічному повторенні такого процесу стовп настільки витріщає вгору, що втрачає стійкість і падає (VI). При заглибленні стовпа в мерзлу товщу нижче сезоніоталого-шару його випучіванію додатково протидіють сили змерзання з Багаторічномерзлі породою. Якщо ці сили і вага стовпа більше, сил обдимання, то кам'яного стовпа не витріщає; якщо менше - він «висмикується» з мерзлої товщі.
8. Процеси, що відбуваються в активній шарі (сезонного промерзання і відтавання)
До них відносяться: значні коливання температури; промерзання і відтавання грунтів; морозне здимання грунтів; міграція вологи до фронту промерзання; переміщення вологи під дією гідравлічного градієнта; освіту морозобійних тріщин; сповзання грунту по схилах (солифлюкция); поверхневі зсуви. Коливання температури по глибині діяльного шару 1 і шару вічній грунту 2 (рис. 3.7) легко зафіксувати, вимірюючи температуру на різних глибинах протягом року в свердловині результати вимірювань наведені на малюнку, римськими цифрами вказані місяці). Найбільші коливання температури відчуває самий верхній шар. З глибиною коливання зменшуються, і нижче деякої межі 3 температура практично постійна. Цю кордон називають кордоном нульових амплітуд сезонних коливань температури.
Мал. 3.7. Розподіл температури в межах товщини зливається діяльного шару і шару вічній грунту (за початок координат прийнята температура початку замерзання грунту)
Графік коливань температури демонструє і хід промерзання і відтавання ґрунтів, що залягають вище кордону відтавання 4. Згідно зі спостереженнями, грунт промерзає переважно зверху. Однак при сливающемся діяльному шарі має місце невелике промерзання грунту і знизу, від верхньої межі вічній грунту. Відтавання грунту відбувається тільки зверху.
Фундаменти під будівлі і споруди зводяться після здійснення предпостроечного відтавання грунтів просадчиків на 60% розрахункової глибини відтавання за період, рівний першим 10 років експлуатації будівлі, яка визначається за методикою, наведеною в СН 91-60, додаток V. Площа отпіванія грунтів основи приймається за проектом. Попереднє відтавання грунту нижче підошви фундаменту здійснюється на всій площі, відведеної під забудову промислового об'єкта. Закладення фундаменту проводиться після ущільнення відталих грунтів різними способами. Після відтавання і ущільнення грунту фундаменти зводяться так само, як в немерзлих умовах. Щоб уникнути відновлення мерзлого стану відталих грунтів в робочих кресленнях проекту повинні бути приведені вказівки про негайне ущільненні грунту після його відтавання і про оберігання від промерзання оттаявшего шару вічній грунтів в процесі будівництва. При великих навантаженнях і маломіцних грунтах підстави застосовуються фундаменти у вигляді суцільної подушки або залізобетонної плити під усім будинком. Залізобетонна плита розподіляє навантаження від будівлі на велику площу, зменшуючи тиск на підставу і вирівнюючи опади. При укладанні плити слід враховувати однорідність грунтів по стисливості, так як при неоднорідних грунтах можливі нерівномірні опади, що може викликати перекіс фундаментної плити. Щоб уникнути деформацій несучих конструкцій будівлі небхідно плиту і конструкцію будівлі розділити осадовими швами на окремі частини, які осідають рівномірно. У рідкісних випадках на предпостроечно відталих грунтах застосовуються пальові фундаменти, спиратися на корінні породи. Різні способи, що застосовуються в центральних районах країни для підвищення несучої здатності талих грунтів, застосовні і в умовах Півночі для відталих грунтів. Практика робіт показує, що суглинні грунти при вібрації не ущільнюються, а стають більш рухливими. При додаванні в суглинні грунти великих уламкових матеріалів вібрація змішаних ґрунтів в деяких межах дає позитивні результати по ущільненню. З огляду на властивості суглинних грунтів, в умовах вічної мерзлоти проектні організації іноді приймають рішення зводити будівлі на цих грунтах за методом збереження грунтів в мерзлому стані. Типи фундаментів на попередньо відталих грунтах застосовуються в залежності від техніко-економічних розрахунків. Практика будівництва в Магаданському раднаргоспі показала, що в деяких випадках вартість монолітних фундаментів з бутового мурування майже в два рази нижче залізобетонних. У багатоповерхових будівлях глибина закладення стрічкових фундаментів приймається до 5 м. При великій глибині закладення і при невеликому припливі води застосовують стовпчасті фундаменти з рандбалками. Для зведення таких фундаментів доцільно котловани проходити бурильними машинами з робочими наконечниками (відповідних діаметрів).
Стовпчасті фундаменти під стіни в основному застосовуються в тих випадках, коли несуча здатність ґрунтів недовикористовується стрічковими фундаментами. Стовпчасті фундаменти розташовують під стінами каркаса, під кутами будівлі, в місцях перетину стін і в простінках. Фундаментні стовпи встановлюють на відстані від 2 до 5 м між осями стовпів. Зі збільшенням глибини закладення фундаментів відстань між стовпами збільшується. В даний час велика частина будівель і промислових споруд на будівництвах країни зводиться на збірних фундаментах із заздалегідь заготовлених елементів. Збірні фундаменти економічніше монолітних, витрати праці на їх зведення (за даними будівельних організацій м Магадана) в 2-3 рази менше. Крім того, полегшується робота при низьких температурах зовнішнього повітря, так як після укладання готових фундаментних блоків можна робити негайну кладку стін. Останнім часом зводити монолітні фундаменти на талих грунтах дозволяється тільки при відсутності на будівництві типових блоків, що випускаються заводами будівельної індустрії. Основними елементами збірних фундаментів є блоки-подушки, стінові блоки або стінові панелі, з яких збирається фундаментна стіна на всю висоту. Слід мати на увазі, що панелі більш чутливі до нерівномірних осідань підстави. Блоки-подушки укладаються на ретельно вирівняну поверхню підстави, на грунтах слабких укладають під блоки піщану підготовку висотою від 5 до 15 см.
2. Н.А. Цитовіч-изд. АН.СССР, 1953р.