Найпростіші методи самостійного визначення деяких видів ґрунту
Основи та фундаменти на відтаючих грунтах
4.Прості методи самостійного визначення деяких видів ґрунту
Глинау сухому стані тверда у шматках, в'язка, пластична, липка, мажеться – у вологому. При розтиранні між пальцями піщаних частинок не відчувається, грудочки роздавлюються дуже важко, піщин не видно. При скочуванні в сирому стані утворюється довгий шнур діаметром менше 0,5 мм, а при стисканні кулька перетворюється на коржик, не тріскаючись по краях; при різанні ножем у сирому стані має гладку поверхню, на якій не видно піщинок.
Суглинок- грудки та шматки в сухому стані менш тверді, при ударі розсипаються на дрібні шматки, у вологому стані мають слабку пластичність і липкість, при розтиранні відчуваються піщані частинки, грудочки роздавлюються легше, ясно видно піщинки на тлі тонкого порошку ; при скочуванні в сирому стані довгого шнура не виходить, він рветься; куля, що скочується в сирому стані, при стисканні утворює коржик з тріщинами по краях.
Супесь- у сухому стані грудки легко розсипаються і кришаться від удару, непластична, переважають піщані частинки, грудочки роздавлюються без удару, майже не скочуються у шнур; куля, скручена в сирому стані, при легкому тиску розсипається.
Пісок пилуватийнагадує пил або жорстку муку типу крупчастої, окремі зерна в масі важкорозрізні.
Пісок дрібниймає зерна, слабо помітні оком, пісок середньої крупності в основному має зерна розміром з просяне зерно, у великому піску - велика кількість зерен з розміром гречаної крупи.
Гравій (дресва)- зерна розміром від 5-7 до 10-12 мм складають більше половини по масі. Між ними дрібніше наповнення. Гравій маєчастково окатані форми, дерева – з гострими краями.
Галька (щебінь)- зерна розміром понад 25-35 мм складають більше половини за масою. Між ними – дрібне заповнення. Галька – окатаної форми, щебінь – гострокутний.
Піщані, гравійні та галечникові ґрунти – не зв'язкові.
Міцність основи буде забезпечена, якщо тиск, який передається фундаментом на ґрунт, не більший за розрахунковий для ґрунтів, що залягають під фундаментом.
5.Як впливає розморожування мерзлих ґрунтів на їх стисливість
Стискання мерзлих ґрунтів залежить від температури, вологості та часу дії навантаження (рис.Ф.18.7). При близькій до нульової температури мерзлі ґрунти можуть сильно стискатися. Стисність відтаючих грунтів може значно перевищувати їх стисливість в мерзлому стані. При відтаванні льоду в мерзлому грунті відбувається його просідання. Осада колишнього мерзлого ґрунту після його відтавання складається з осідання за рахунок відтавання в ньому льоду та ущільнення за рахунок цього скелета, а також за рахунок подальшого ущільнення ґрунту вже в стані, що відтанув.
Осаду розморожування не залежить від навантаження, а осаду подальшого ущільнення пропорційна навантаженню.
Рис.Ф.18.7. Графік зміни висоти шару мерзлого ґрунту h від тиску p: 1 - стиск у мерзлому стані; 2 - просідання внаслідок відтавання при тиску pотт; 3 - стиск у стані
6.Попереднє відтавання ґрунту
Попереднє розморожування мерзлих ґрунтів основи може здійснюватися двома способами: за допомогою використання природного сонячного тепла та шляхом застосування штучних методів. Перший спосіб застосовується при неглибокому відтаванні грунтів (5-6 м). Другий спосіб - гідравлічне відтавання та відтавання за допомогоюпарових голок (гарячою парою) - на глибину 7-10 м з подальшим штучним закріпленням грунтів. Нині В.П. Горбуновим та Л.І. Куренковим (НДІОСП) розроблений спосіб передпобудовного відтавання та ущільнення вічномерзлих ґрунтів основи за допомогою електричного струму та електроосмосу. Відтавання основи з вічномерзлих ґрунтів роблять також за допомогою електропрогріву їх змінним струмом. Електричний струм.передається на глибину товщини, що стискається, через заглиблені в грунт трубчасті електроди, які розташовуються рядами.
7.Процес весняного відтавання ґрунту
Тому в результаті розвитку вертикальних сил пучення, що перевищують вагу стовпа і сили бічного тертя, грунт захоплює стовп вгору і вириває його з шарів грунту, що знаходяться нижче. При цьому під стовпом утворюється порожнина, що заповнюється водою або розрідженим ґрунтом (ІІ на рис. 44). При повному промерзанні сезонноталого шару в порожнині замерзає лід (або льодогрунт) (III). У процесі весняного відтавання ґрунту, поки воно не дійде до підошви стовпа, останній зберігає найвище положення, досягнуте при опуканні (IV). Після розморожування льоду в порожнині відбувається часткове осадження стовпа. Проте в. річному циклі стовп виявляється витріщеним на якусь висоту Ah (V на рис. 44). При щорічному повторенні такого процесу стовп настільки витріщається вгору, що втрачає стійкість і падає (VI). При заглибленні стовпа в мерзлу товщу нижче сезоніоталого-шару його витріщуванню додатково протидіють сили змерзання з багаторічномерзлою породою. Якщо ці сили і вага стовпа більше, сил здирання, то стовп не витріщається; якщо менше - він "висмикується" з мерзлої товщі.
8. Процеси, що відбуваються в діяльному шарі (сезонного промерзання та відтавання)
До нихвідносяться: значні коливання температури; промерзання та відтавання ґрунтів; морозне пучення ґрунтів; міграція вологи до фронту промерзання; переміщення вологи під впливом гідравлічного градієнта; утворення морозобійних тріщин; сповзання ґрунту по схилах (соліфлюкція); поверхневі зсуви. Коливання температури за глибиною діяльного шару 1 і шару вічномерзлого ґрунту 2 (рис. 3.7) легко зафіксувати, вимірюючи температуру на різних глибинах протягом року, у свердловині результати вимірювань наведені на малюнку, римськими цифрами вказані місяці). Найбільші коливання температури відчуває верхній шар. З глибиною коливання зменшуються, і нижче за деяку межу 3 температура практично постійна. Цей кордон називають кордоном нульових амплітуд сезонних коливань температури.
Мал. 3.7. Розподіл температури в межах товщини діяльного шару, що зливається, і шару вічномерзлого грунту (за початок координат прийнята температура початку замерзання грунту)
Графік коливань температури демонструє і хід промерзання та відтавання ґрунтів, що залягають вище межі відтавання 4. Згідно зі спостереженнями, ґрунт промерзає переважно зверху. Однак при діяльному шарі, що зливається, має місце невелике промерзання грунту і знизу, від верхньої межі вічномерзлого грунту. Відтавання ґрунту відбувається тільки зверху.
Фундаменти під будівлі та споруди зводяться після здійснення передпобудовного відтавання ґрунтів на 60% розрахункової глибини відтавання за період, рівний першим 10 рокам експлуатації будівлі, що визначається за методикою, наведеною в СН 91-60, додаток V. Площа відпивання ґрунтів підстави приймається за проектом. Попереднє відтавання ґрунту нижче підошви фундаменту здійснюється на всій площі, відведенійпід забудову промислового об'єкту. Закладення фундаменту проводиться після ущільнення відтали грунтів різними способами. Після відтавання та ущільнення ґрунту фундаменти зводяться так само, як у немерзлих умовах. Щоб уникнути відновлення мерзлого стану відтанули ґрунтів у робочих кресленнях проекту повинні бути наведені вказівки про негайне ущільнення ґрунту після його відтавання і про запобігання промерзанню шару, що відтанув, вічномерзлих ґрунтів у процесі будівництва. При великих навантаженнях і маломіцних ґрунтах основи використовуються фундаменти у вигляді суцільної подушки або залізобетонної плити під усім будинком. Залізобетонна плита розподіляє навантаження від будівлі на велику площу, зменшуючи тиск на основу та вирівнюючи опади. При укладанні плити слід враховувати однорідність ґрунтів по стисливості, тому що при неоднорідних ґрунтах можливі нерівномірні опади, що може спричинити перекіс фундаментної плити. Щоб уникнути деформацій несучих конструкцій будівлі, необхідно плиту і конструкцію будівлі розділити осадовими швами на окремі частини, що осідають рівномірно. У поодиноких випадках на передпобудовально відтанули грунтах застосовуються пальові фундаменти, що спираються на корінні породи. Різні методи, застосовувані у центральних районах країни підвищення несучої здатності талих грунтів, застосовні й умовах Півночі для розтанутих грунтів. Практика робіт показує, що суглинні ґрунти при вібрації не ущільнюються, а стають більш рухливими. При додаванні в суглинні грунти великих уламкових матеріалів вібрація змішаних грунтів в деяких межах дає позитивні результати ущільнення. Враховуючи властивості суглинистих ґрунтів, в умовах вічної мерзлоти проектні організації іноді приймають рішення зводити будинки на цих ґрунтах.методу збереження ґрунтів у мерзлому стані. Типи фундаментів на попередньо розмерзлих грунтах застосовуються в залежності від техніко-економічних розрахунків. Практика будівництва в Магаданському раднаргоспі показала, що в деяких випадках вартість монолітних фундаментів з бутової кладки майже вдвічі нижча за залізобетонні. У багатоповерхових будинках глибина закладення стрічкових фундаментів приймається до 5 м. При великій глибині закладення та при невеликому припливі води застосовують стовпчасті фундаменти з рандбалками. Для будівництва таких фундаментів доцільно котловани проходити бурильними машинами з робочими наконечниками (відповідних діаметрів).