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.

При просіданні грунтів від  власної ваги до 0,5 м застосовують одностадійне замочування у процесі  зведення об'єкта, а понад 0,5 м - замочування  здійснюється за дві стадії: перша - до зведення будинку або споруди, друга - у процесі його зведення.

• Ущільнення товщі ґрунтовими палями або армування вертикальними елементами підвищеної жорсткості:
• Стовпи і стрічки із закріпленого грунту:
• Пальові фундаменти в просідаючих грунтах:
• Прорізка товщі просідання підземними поверхами:
• Часткове усунення властивостей просідання грунтів у верхній зоні основи і влаштування зворотних засипок:
• Водозахисні заходи:

Водозахисні заходи при проектуванні будинків і споруд на просідаючих грунтах передбачаються для запобігання або зниження ймовірності замочування грунтів основи. З цією метою водонесучі мережі та пристрої у будинках і спорудах необхідно проектувати доступними для контролю за їх технічним станом та для можливого їх огляду та ремонту.

До складу водозахисних заходів входять:

• компоновка генерального плану;
• вертикальне планування території, що забудовується;
• влаштування під будинками екранів із ущільненого грунту (при будівництві на основі комплексу заходів);
• якісне ущільнення зворотної засипки пазух котлованів і траншей;
• влаштування вимощень по зовнішньому периметру будинків і споруд;
• прокладання зовнішніх і внутрішніх водонесучих комунікацій із заходами щодо запобігання можливості витікання з них води в грунт та забезпечення контролю комунікацій, їх ремонту, скиду аварійних вод;
• - розміщення газонів та зелених насаджень із наданням необхідних уклонів озелененої поверхні для забезпечення стікання води при поливанні від будинку до кюветів та скиду у каналізацію;
• за наявності гідрогеологічного прогнозу про очікуване підвищення рівня підземних вод - створення системи п'єзометричних свердловин для систематичного контролю та оцінки швидкості і ступеня рівномірності (нерівномірності) його підвищення з улаштуванням дренажних та інших систем для запобігання підтопленню основ фундаментів, підвалів, приямків, підпідлогових просторів та інших заглиблених приміщень і зниження нерівномірності підйому підземних вод.

Вимощення, які влаштовуються  по периметру будинків та споруд, слід, як правило, суміщувати з тротуарами та під'їздами. Ширина вимощення повинна бути не менше 2 м на майданчиках з грунтовими умовами, де можливе просідання від власної ваги грунту, і не менше 1,5 м, якщо таке просідання відсутнє, властивості просідання грунтів усунені або товща просідання прорізана палями.

Схема застосування різних інженерних заходів щодо зниження можливості розвитку просідання лесової основи.

У всіх випадках вимощення  повинні перекривати пазухи котлованів або траншей не менше ніж на 0,3 м.

Водозахист грунтів основи будинків і споруд при проектуванні внутрішніх мереж водопроводу і  каналізації повинен містити: влаштування  водонепроникних підлог у підвалах  та підпідлогових просторах будинків; те ж саме у приміщеннях із регульованим розливом технологічних та побутових вод, застосування компенсаторів або гнучких стиків трубопроводів у місцях перетину деформаційних швів.

Внутрішні трубопроводи повинні  прокладатися вище рівня підлоги підвалів будинків і споруд із пристосуваннями або компенсаторами, які виключають можливість пошкодження трубопроводів при нерівномірному осіданні фундаментів. Вони мають бути доступними для огляду та ремонту.

ВИСНОВОК.

 

Проведений у цій роботі аналіз лесів і лесовидних порід, їх змін під впливом води та водних розчинів дозволяє зробити наступні висновки:

• Лесси і лесовидні породи є досить складними гірськими породами ;
• Не дивлячись на тривалу історію їх вивчення, до теперішнього часу не існує узагальнюючої теорії їх походження, яка охопила б усі типи лесових порід і пояснила можливість залягання лесів на вододілах, у підніжжя гірських систем і на високо піднятих плоскогір'ях;
• Величезні території зайняті лесових масивами інтенсивно освоюються в процесі діяльності людини, і це змушує шукати способи боротьби з негативними явищами, такими як просадки, суфозія, спучування, пливуни, обвали і зсуви.
• Основний вплив на лесові породи має інтенсивне надходження води та водних розчинів у лесові масиви .

Отже для зменшення  негативних процесів необхідні профілактичні  заходи, які ліквідують або, принаймні, значно знижують надходження води в лесові грунти.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВИКОРИСТАНА ЛІТКРАТУРА

1. ДБН В.1.1-5-2000 Будинки і споруди на підроблюваних тереторіях і просідаючих грунтах, частина ІІ Будинки і споруди на просідаюсих грунтах.
2. Е.В. Пантюшина «Лессовые грунты и инженерные методы устранения их просадочных свойств»
3. И.В. Носков, И.А. Корнеев «Проектирование лессовых оснований длительно эксплуатируемых зданий и сооружений при их реконструкции»
4. 3. Кригер Н.И.  Лёсс.  Формирование просадочных свойств. М.: Наука, 1986.
5. Воляник Н.В.  Закономерность изменения состава и свойств лёссовых

грунтов при подтоплении  (на примере Северного Кавказа): геол.-мин. наук. Ростов-на-Дону, 1989

6. Основания и фундаменты:  Справочник / Г.И. Швецов,  И.В.  Носков,  А.Д.  Слободян,  Г.С.
7. Госькова;  под ред.  Г.И.  Швецова.–  М.:  Высш.  шк., 1991. – 383 с.
8. http://ru.wikipedia.org
9. http://posibnyky.vntu.edu.ua