Просадочность лессовых грунтов

В лессовых породах, находящихся под давлением, при замачивании их водой наблюдаются дополнительные деформации уменьшения объема, которые называются просадкой. Просадка лессовых грунтов характеризуется быстротечностью и значительной величиной, что приводит к разрушению инженерных сооружений. Вертикальная компонента изменение V при просадке оценивается относительной просадочностью.

Коэффициент относительной просадочности.

- высота отобранного образца природного сложения

- высота образца естественной структуры и влажности при нагрузке Р, равной давлению от действия внешней нагрузки и собственного веса вышележащих слоев грунта

- высота того же образца при давлении Р после замачивания.

Если коэффициент относительной просадочности ε>=0,01, то грунты называют просадочными.

Существует 2 вида определения просадочности:

Строится компрессионная кривая.

Метод 2 кривых

В одной точке отбирается 2 монолита:

1. При естественной влажности и при естественном сложении

2. При замачивании, но величины нагрузок не меняются

* - просадочность в т. Р1

** - просадочность в т. Р2

Метод 1 кривой (ГОСТ)

1. Первоначальный грунт

2. Разрушение структуры и уплотнение при замачивании

3. Увлажненный грунт с нарушенными природными структурными связями.

Нагрузки при замачивании определяется нагрузками, которые оказывает сооружение на грунт.

Начальная влажность просадки представляет ту минимальную влажность, при которой под действием давления будет наблюдаться относительная просадочность, которая равняется 0,01. Эта влажность – величина переменная. С ростом давления она уменьшается.

Явления просадочности протекают следующим образом: вода, проникая в высокопористую, лессовую, пылеватую, карбонатную породу размягчает и частично растворяет цемент на контактах структурных элементов.

* - лессы – глобулы, в центре кварцевые зерна (пылеватые частицы), обволакиваются гелеобразным кремнеземом, а снаружи карбонатная оболочка). Размер глобул 0,05-0,001 мм. Под действием воды рубашки растворяются, происходят деформации, цемент разрушается – связи ослабевают, частицы имеют другие точки равновесия.

Гипотез просадочности более 50:

1. Сингенетическая – в период формирования.

2. Эпигенетическая – после формирования, формируется просадочность.

Просадка лессовых грунтов представляет их доуплотнение и в силу этого зависит от начальной пористости (начальной влажности) и действующего давления.

Для высокопористого и маловлажного лессового грунта величина просадки при данном давлении будет больше, чем для плотных водонасыщенных лессовых пород. Лессовые грунты, уплотненные давлением порядка 1-5МПа теряют свою способность к просадочности (ведут себя как связные грунты, суглинки).

Меры при строительстве: глубокая вспашка и укатка по-сухому, замачивание.

Динамика просадочности.

Просадочность растянута во времени – не мгновенный процесс. На первом этапе – быстрая просадка, дальнейшая послепросадочная деформация протекает с меньшей скоростью.

Пример: В Средней Азии просадка лессов под зданием шла 25 дней, амплитуда 35 см, дальнейшая шла еще полгода еще на 50 см.

Коэффициент Пуассона.

μ. Показатель, который характеризует способность породы к изменению объема в процессе деформации под действием напряжений. Обычно употребляется в расчетах относительно к упругим деформациям. Значение изменяется от 0,08 до 0,35. Его значение зависит от внутреннего строения (типа кристаллической решетки)и действия напряжений относительно кристаллографических осей. μ горных пород зависит от минерального состава, трещиноватости и пористости. Минимальное значение характерно для скальных грунтов. В дисперсных – достигает 0,5.

Прочностные свойства

Под прочностью понимают способность сопротивляться воздействию внешних усилий без полного разрушения. Потеря прочности грунтом при действии напряжений может произойти в результате сдвига или разрыва. Сдвиг наблюдается при действии касательных напряжений. Одна часть грунта перемещается относительно другой (оползень), сдвиг происходит при складкообразовании. В неслоистых породах складчатости нет. Разрыв происходит при действии нормальных растягивающих напряжений. Морфологические трещины разрыва наблюдаются в прибровочной части склона (бортового отпора). Наблюдается при высыхании глин. Потеря прочности грунтом при действии напряжений растянута во времени. Движение глинистых грунтов происходит медленно, формирование складок происходит медленно.