непросадочный грунт что это такое

Непросадочный грунт что это такое

____________________________________________________________________
Текст Сравнения ГОСТ 25100-2020 с ГОСТ 25100-2011 см. по ссылке;
Текст Сравнения ГОСТ 25100-2011 с ГОСТ 25100-95 см. по ссылке.
— Примечание изготовителя базы данных.
____________________________________________________________________

Дата введения 2013-01-01

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и МСН 1.01-01-2009 «Система межгосударственных нормативных документов в строительстве. Основные положения»

Сведения о стандарте

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 «Строительство»

3 ПРИНЯТ Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации, техническому нормированию и оценке соответствия в строительстве (МНТКС) (приложение Д к протоколу N 39 от 8 декабря 2011 г.)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа государственного управления строительством

Агентство по делам строительства и жилищно-коммунального хозяйства

Министерство строительства и регионального развития

Департамент регулирования градостроительной деятельности Министерства регионального развития

Агентство по строительству и архитектуре при Правительстве

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 июля 2012 г. N 190-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 25100-2011 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2013 г.

6 ИЗДАНИЕ (июль 2018 г.) с Поправками (ИУС 5-2015, 9-2015)

Введение

В настоящем стандарте приведена классификация скальных грунтов как по результатам испытания образца, отобранного из массива, так и классификация для скального массива в целом.

Учитывая различия в указанных выше классификациях в наименованиях грунтов, а также в методиках определения отдельных характеристик, в настоящем стандарте приведены:

— основные термины, используемые в [1]-[4], а также их определения (см. приложение Д);

— соответствие наименований дисперсных грунтов, используемых в настоящем стандарте, и в [1] и [2] (см. приложение Е);

— методики пересчета результатов определений гранулометрического состава дисперсных грунтов и характеристик пластичности глинистых грунтов (см. приложение Е) для перехода из одной классификации в другую.

Приведенное в настоящем стандарте сопоставление классификаций грунтов даст возможность использовать (в случае необходимости) международные классификации.

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на все грунты и устанавливает их классификацию, применяемую при производстве инженерных изысканий, проектировании и строительстве зданий и сооружений.

К наименованиям грунтов и их характеристикам, предусмотренным настоящим стандартом, допускается вводить дополнительные наименования и характеристики, если это необходимо для более детального подразделения грунтов с учетом природных условий района строительства и специфики отдельных видов строительства.

Дополнительные наименования и характеристики грунтов не должны противоречить классификации настоящего стандарта и должны учитывать частные классификации, установленные в отраслевых нормативных документах.

В настоящем стандарте грунт рассматривается как однородная по составу, строению и свойствам часть грунтового массива.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик

ГОСТ 10650-72 Торф. Метод определения степени разложения

ГОСТ 12248-2010 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости

ГОСТ 12536-79 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава

ГОСТ 23161-78 Грунты. Метод лабораторного определения характеристик просадочности

ГОСТ 23740-79 Грунты. Методы лабораторного определения содержания органических веществ

ГОСТ 25584-90 Грунты. Метод лабораторного определения коэффициента фильтрации

ГОСТ 26213-91 Почвы. Методы определения органического вещества

ГОСТ 28622-90 Грунты. Метод лабораторного определения степени пучинистости

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.2 блок: Совокупность скальных грунтов, отделенная от соседних блоков разрывами или трещинами (тектонический блок, оползневой блок, блок отдельности).

3.3 блок отдельности (отдельность): Часть массива скальных грунтов, ограниченная трещинами, свойства которой могут быть охарактеризованы лабораторными исследованиями образца скального грунта.

3.4 вещественный состав грунта: Химико-минеральный состав вещества твердых, жидких, газовых и биотических (живых) компонентов грунта.

3.5 водопроницаемость: Способность грунта фильтровать воду.

3.6 глинистый грунт: Связный грунт, состоящий в основном из пылеватых и глинистых (не менее 3%) частиц, обладающий свойством пластичности ( 1%).

3.7 гранулометрический состав грунта: Процентное содержание первичных (не агрегированных) частиц различной крупности по фракциям, выраженное по отношению их массы к общей массе грунта.

3.8 грунт: Любые горные породы, почвы, осадки и техногенные образования, рассматриваемые как многокомпонентные динамичные системы и как часть геологической среды и изучаемые в связи с инженерно-хозяйственной деятельностью человека.

3.9 дисперсный грунт: Грунт, состоящий из совокупности твердых частиц, зерен, обломков и др. элементов, между которыми есть физические, физико-химические или механические структурные связи.

3.10 засоленность: Характеристика, определяемая количеством водорастворимых солей в грунте.

3.11 заторфованный грунт: Песчаный или глинистый грунт, содержащий в своем составе от 3% (для песка) и от 5% (для глинистого грунта) до 50% (по массе) торфа.

3.12 ил: Современный нелитифицированный морской или пресноводный органо-минеральный осадок, содержащий более 3% (по массе) органического вещества, как правило, имеющий текучую консистенцию 1, коэффициент пористости 0,9 и содержание частиц размером менее 0,01 мм более 30% по массе.

3.13 криогенная текстура: Совокупность признаков сложения мерзлого грунта, обусловленная ориентацией, относительным расположением и распределением различных по форме и размерам ледяных включений и льда-цемента.

3.14 криогенные структурные связи грунта: Связи, возникающие в дисперсных и трещиноватых скальных грунтах при отрицательной температуре в результате цементирования льдом.

3.15 крупнообломочный грунт: Несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером более 2 мм составляет более 50%.

3.16 ледогрунт: Грунт, содержащий в своем составе более 90% льда.

3.17 липкость, прилипаемость (предел адгезионной прочности глинистых грунтов): Способность грунта прилипать к различным материалам при соприкосновении.

3.18 литифицированные глинистые грунты: Глинистые грунты дочетвертичного возраста, прошедшие в своем развитии стадию позднего диагенеза и обладающие преимущественно контактами переходного типа.

3.20 минеральный грунт: Грунт, состоящий из неорганических веществ.

3.21 морозный грунт: Скальный грунт, имеющий отрицательную температуру и не содержащий в своем составе лед и незамерзшую воду.

3.22 набухающий грунт: Грунт, увеличивающий свой объем при замачивании водой и имеющий относительную деформацию набухания 0,04 (в условиях свободного набухания) или развивающий давление набухания (в условиях ограниченного набухания).

3.23 несвязный грунт: Дисперсный грунт, обладающий механическими структурными связями и сыпучестью в сухом состоянии.

3.24 органическое вещество: Органические соединения, входящие в состав грунта.

3.25 органо-минеральный грунт: Грунт, содержащий от 3% до 50% (по массе) органического вещества.

Источник

Грунтовые основания: проектирование без ошибок и без чрезмерных запасов прочности

Текст: Ирхин В.Д. инженер-строитель

Среди специфических грунтов особую категорию составляют лессовые просадочные грунты. Просадочные грунты почти сплошным покровом лежат на большей части территории юга европейской части России (Нижний Дон, Предкавказье, Заволжье и др.), а также на юге Западной Сибири и в ряде других степных районов.

Просадочные грунты (рис.1) отличаются от грунтов непросадочных лишь тем, что они пронизаны макропорами, по которым поверхностные и грунтовые воды свободно перемещаются во всех направлениях. Находясь в напряженном состоянии от веса зданий и/или собственного веса при замачивании водой, просадочные грунты дают дополнительные осадки, называемыми просадками.

Механизм просадки может быть представлен следующим обра­зом. Вода, проникая в маловлажную высокопористую лессовую породу, разрушает водонеустойчивые структурные свя­зи, при этом происходит ее доуплотнение, плотность увеличивается и приходит в соответствие с напряженным состоянием.

В практике строительства часты случаи, когда здания, просуществовавшие значительное количество лет на лёссовом основании без деформаций, вдруг внезапно начинали разрушаться (рис.2). Причина – непреднамеренное замачивание лесса, отсюда и его неравномерная просадка.

О том, что здание будет возводиться на просадочном основании, проектировщик узнает из Технического отчета об инженерно-геологических изысканиях площадки проектируемого строительства. Целью изысканий является построение инженерно-геологической модели основания для разработки проекта, но Технический отчет не является документом, цифровая и графическая информация которого достоверны. В этом легко убедиться, если сделать заказ на выполнение еще одного или двух дополнительных независимых в исполнении Технических отчетов по застраиваемой площадке. Результаты Технических отчетов, и качественные и количественные, всегда будут разные, и порой разные существенно.

Проектировщик не может заранее знать о направлении и силе воздействия грунтовых вод на подфундаментные грунты, поэтому в его проекте отсутствуют расчеты с точным прогнозом возможного деформирования здания, а значит и с точным прогнозом усилий в его конструкциях. Эксплуатация зданий по проектам с неточными расчетами чем-то напоминает национальную игру «Русская рулетка».

Избежать ошибок при проектировании и строительстве зданий на просадочных основаниях можно лишь уплотнением просадочных грунтов до непросадочного состояния, то есть уплотнять грунт до такого уровня, чтобы объемный вес скелета грунта pd равнялся или превышал значение 16 кН/м3. Именно при таком значении объемного веса скелета грунта нежелательные макропоры, по экспериментальным данным, будут находиться в сплющенном, водонепроницаемом состоянии.

Для решения задач по сплющиванию вредоносных макропор иногда применяется технология уплотнения грунтов тяжелыми трамбовками (рис.3). Уплотнение грунтов осуществляется с поверхностей дна котлована путем свободного сбрасывания тяжелых трамбовок, массой 2-7 т, на уплотняемую площадь. Уплотнение грунтов осуществляется ударной нагрузкой, которая по эффективности воздействия на грунт и достижения заданного объемного веса скелета грунта по принятому методу стандартного уплотнения соответствует статической нагрузке 0.85-1.0 МПа.

Если посмотреть результат воздействия ударной нагрузки на поверхность уплотняемого грунта (рис.4), то можно увидеть, что значительная часть энергии ударной нагрузки потрачена на перемещение минеральных частиц в наклонных и горизонтальных направлениях. Поэтому, для увеличения глубины уплотнения грунтов приходится увеличивать либо массу трамбовки, либо высоту сбрасывания трамбовки, либо количество ударов трамбовкой по одному месту, что экономически не оправдано.

Экономическое оправдание присуще другому способу уплотнения основания (рис. 5). Если основание обособить, и к обособленной части приложить ударную нагрузку статически, то вся нагрузка будет направлена только на вертикальное перемещение грунтовых частиц. Обособленные основания (патент Р.Ф. № 2170305: «Способ увеличения прочности нескальных оснований») – это основания, в которых вертикальными тонкими щелями, заполненными пластичным материалом, исключают вертикальное сжатие просадочных грунтов за периметром прилагаемой нагрузки. В качестве пластичного материала можно применять, например, смесь глинопорошка с отработанным машинным маслом. В данном примере обособленное основание представляет собой грунтовый столб круглого сечения, опорой которому служит грунт непросадочный.

Обособленные основания должны найти широкое применение в современном проектировании и строительстве. Они могут быть грунтовыми стенами, под фундаментами ленточными и грунтовыми массивами, под плитными фундаментами. Для того чтобы грунтовые стены и массивы эксплуатировались без скрытых дефектов, проектировщик должен знать только один параметр: давление на грунт, соответствующее снижению относительной просадки до нуля. Давление на грунт, при котором относительная просадка равна нулю, в научном мире называют вторым порогом просадочности, и это давление чаще всего изменяется в пределах 1-2 МПа.

Убежден, что проектировщик, прочитавший последний абзац, непременно покрутит пальцем у виска. И этот жест будет оправдан, потому что нагружение поверхностей оснований таким уровнем давлений противоречит требованиям Строительных Норм и Правил, п.2.41, и потому, что Технический отчет об инженерно-геологических изысканиях принуждает проектировщиков в проектных решениях использовать поверхностные давления без превышения значения 0.3 МПа.

Изменить требования к нагружениям просадочных оснований могут только фундаменты, включающие в себя клавишные блоки. Клавишный блок – это элемент фундамента, предназначенный для создания определенного зазора над его оголовком после снятия домкратных усилий.

Заметим: если в данном фрагменте ленточного фундамента (рис.6) создать зазор над правым клавишным блоком, то крен начнет развиваться в правую сторону, ну а потом, если потребуется устранить крен, то соответствующий зазор нужно установить и над левым блоком. А для того чтобы увеличить равномерную осадку фрагмента, нужно создать одинаковые зазоры над всеми, тремя клавишными блоками. Отсюда и правило: если соответствующими зазорами по ходу строительства горизонтировать подошву подвальных стен (патент Р.Ф. № 2167243: «Способ посадки зданий на нескальные основания»), то при осадках, даже соизмеримых с ростом человека, любое здание придет к своему деформационному финишу без чрезмерных наклонов, выгибов и прогибов. Для информации: такой уровень деформаций оснований не противоречит требованиям подпункта 2* Примечания к пункту 3.12* СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений».

С применением клавишных блоков можно конструировать и плитные фундаменты. На фрагменте (рис.7) показаны клавишные блоки, размещенные под наружной стеной, но клавишные блоки можно устанавливать и под стены внутренние. Плитные фундаменты с клавишными блоками должны применяться преимущественно в строительстве высотных зданий.

Инструменты для проектирования бездефектных оснований:

Эти показатели должен отражать Технический отчет об инженерно-геологических изысканиях площадки проектируемого строительства.

Инструменты для производства:

Инструменты для определения высоты необходимого зазора:

Этими инструментами выявляется блок с максимальной осадкой и текущее отставание от него любого клавишного блока, что позволяет определять клавишные блоки для домкратного вдавливания в грунт и необходимые для них высоты зазоров.

Выводы:

Непросадочные основания: использование таинственных возможностей СНиП 2.02.01-83*

Клавишные фундаменты и клавишные технологии по своей эффективности станут незаменимыми при проектировании зданий и на обычных, непросадочных грунтах. В этом случае проектирование глубокоосадочных оснований должно осуществляться по требованиям пунктов СНиП 2.02.01-83* в следующей последовательности:

п. 2.1 (абзац 4) → п. 2.70 (подпункт г) → п. 3.12* (подпункт в и п. 2* Примечания) → п. 1.1 (подпункт в) → п.2.62 (формула 16) → п. 2.58 (формула 11).

Необходимо обратить внимание на то, что разработчик СНиП 2.02.01-83*, НИИОСП им. Н.М. Герсеванова, своими требованиями принуждает проектировать грунтовые основания только с линейным мелкоосадочным деформированием, к которым относятся линейно деформируемое полупространство и линейно деформируемый слой, п. 2.40.

О том, что СНиП позволяет проектировать глубокоосадочные основания с нелинейным деформированием институту известно с 2000 года, но до сих пор новые возможности СНиПа им не афишированы, и лишь потому, что применение нелинейно деформируемых оснований вскрывает недальновидность тех ученых, которые непосредственно участвовали в разработке СНиП.

Но новая расчетная схема в п. 2.40 не может прописаться и в наши дни, потому что в новом алгоритме, предназначенном для проектирования нелинейно деформируемых оснований, не предусмотрено традиционное выполнение деформационных расчетов.

Уважаемый Виктор Дмитриевич! В соответствии с обращением МИНСТРОЯ России НИИОСП им. Н.М. Герсеванова рассмотрел Ваши предложения от 05.05.2015 г. № 5161 по вопросу внесения изменений в нормативно-технические документы в области строительства, в частности, в СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений».

Информирую Вас о том, что в соответствии с Постановлением Правительства Российской Федерации от 26.12.2014 г. № 1521 «Об утверждении перечня национальных стандартов и сводов правил (частей таких стандартов и сводов правил), в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» выполнение ряда пунктов подраздела 5.6, равно как и подраздела 5.7 СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений» является обязательным для обеспечения требований безопасности зданий и сооружений. Выполнение на обязательной основе требований только подраздела 5.7 СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений» без выполнения требований подраздела 5.6 не является достаточным для обеспечения соблюдения требований Федерального закона «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений». В силу этого Ваши предложения о внесении изменений в указанный свод правил не могут быть приняты.

Пояснение: СП 22.13330.2011 выпускался взамен СНиП 2.02.01-83*, но сегодня его действие приостановлено, хотя различий по требованиям к проектированию оснований у них нет, только требования к выполнению расчетов оснований по деформациям сосредоточены в подразделе 5.6, а требования к расчетам по прочности – в подразделе 5.7

Письмо НИИОСПа – это образец непрофессиональной отписки, что доказывается нижеследующим.

На рис. 8 показана диаграмма, отражающая зависимость осадки основания от величины поверхностного давления, где линия, выделенная красным цветом, отражает нелинейное деформирование.

Механика грунтов является одним из разделов строительной механики. Она имеет два подраздела: Линейная и Нелинейная. В современном проектировании оснований используются решения только Линейной механики грунтов. Нелинейная механика грунтов развивается только теоретически и до сегодняшнего дня не нашла практического применения. Поэтому под современными фундаментами отсутствуют нелинейные зависимости, обозначенные на диаграмме красной линией, чем создаются резервы несущей способности оснований до 80%. Зависимости, обозначенные красной линией, могли бы формироваться под каждым фундаментом, если бы применялись клавишные фундаменты и подраздел 5.6 не ограничивал бы под ними поверхностные давления на основания.

Известно, что за последние 80 лет ВИОС – НИИОСП принимал участие в разработке 7-ми СНиПов, и что ни один из этих СНиП не приспособил требования, которые изложены в подразделе 5.6, к проектированию нелинейно деформируемых оснований.

Разработка рабочих методик для деформационных расчетов нелинейно деформируемых оснований при ограничении осадок была, есть и всегда будет для ученых неисполнимой мечтой.

Реальное освоение нелинейно деформируемых оснований будет тогда, когда основания начнут проектировать по требованиям, изложенным в подразделе 5.7. При этом требования подраздела 5.6 были и должны оставаться действующими только для линейно деформируемых оснований, т.е. оснований, которые работают в фазе сжатия.

НИИОСП – это институт, научная деятельность которого направлена на освоение только линейно деформируемых оснований, поэтому в своих нормативных документах он сознательно многие годы, своими ограничениями давлений на грунтовые основания, скрывает возможность проектирования оснований с нелинейным деформированием.

Очевидно, без сторонней помощи в публичном пространстве усовершенствовать СНиП 2.02.01-83*, отменой ограничений давлений на нелинейные основания и введением новой расчетной модели, не представляется возможным.

Что касается практического применения нового алгоритма в проектировании оснований, то применять его нужно со дня прочтения этой статьи, потому что действующие СНиПы не дают прямых запретов на его применение, как по частям, так и в целом, а это подпадает под российский закон: «Что не запрещено, то разрешено».

Для руководителей строительным бизнесом: с применением нового алгоритма, квадратные метры вашей строительной продукции станут значительно дешевле!

Источник

Просадочные грунты

Просадка грунта – это процесс коренного изменения плотности грунта, в определенных местах или на общей площади, причиной которого является избыточное увлажнение вследствие обильных дождей или ошибках сделанных при расчете несущей способности фундамента.

Просадка и ее воздействие

К просадочным грунтам относят те, что имеют неустойчивую физико-механическую форму (наличие большой пористости). Такой грунт имеет высокую пористость, которая при воздействии на него давления или повешенной увлажненности, изменяет свою плотность. Высокую пористость имеет грунт лессы и лессовидные суглинки. Пористость такого грунта составляет до 50%, большая часть грунта имеет пылевидные частицы. Такой грунт в нормальных условиях имеет очень маленькую влажность, поэтому под воздействием дополнительной влаги значительно изменяет свою структуру. Также лессы насыщены карбонаты, которые легко растворимы в воде, что нарушает целость грунта.

При определении уровня просадки выделяют два основных типа:

Основная проблема – это не однородность грунта и поэтому проведение расчетов по просадочности необходимо проводить на всей площади как вдоль, так и в глубину. Только с определением показателей по каждому слою можно определить вид фундамента и рассчитать его размеры и глубину закладки.

За счет большого опыта изыскательных работ наша компания проводит все необходимые исследования и самостоятельно определяет необходимые условия строительства фундамента на просадочных грунтах.

В первую очередь определяется относительная просадочность – физико-механическое изменение грунта при увеличении влажности под воздействием нагрузки и собственного веса грунта.

А также расчеты эпюра давления и интерполяция, как основные показатели определяющие условия для возведения фундамента.

Опасность строительства на просадочном грунте заключается в первую очередь в безопасность эксплуатации здания. При просадке возникает изменение надежности опор (изменение уровня на одном или нескольких участках), что нарушает целостность фундамента из-за перелома линии фронта. Такое воздействие на фундамент влечет изменение во всех элементах здания, которые построены на фундаменте. Так стены здания из-за неровности опоры начинают разрушаться, появляются трещины. Возможен обвал одной из частей конструкции или здания в целом.

Просадочными называют пылевато-глинистые грунты, которые при замачивании дают просадку (дополни­тельную вертикальную деформацию) с величиной относительной де­формации e_sl 0,01. В отличие от обычной осадки, просадка приводит к коренному изменению структуры фунта.

Просадка свойственна, прежде всего, лессовым суглинкам и су­песям. Лишь в отдельных случаях она может возникать в пылеватых песках с высокой структурной прочностью, а также в некоторых тех­ногенных грунтах (отходы промышленного производства, насыпные грунты и др.).

Значение лессовых грунтов в строительной практике трудно переоценить. Занимая огромные площади (как правило, в районах наиболее обжитых и густонаселенных), они нередко служат причиной недопустимых деформаций зданий и сооружений. Во многих случаях это связано с недостаточным учетом их специфических особенностей и в первую очередь — просадочности.

Проектирование фундамента на просадочных грунтах

Для закладки фундамента требуется проведение целого ряда работ, которые включают:

При проведении инженерно-геологического исследования самым главным является определить просадочные особенности грунта, на котором будет производиться строительство.

При определении необходимых мер устранения избыточной просадки учитывают возможность прорезки всего слоя просадки. В таком случаи стоимость фундамента возрастает, однако возможна компенсация за счет сокращения затрат на искусственное основание и средства гидроизоляции.

Такая закладка фундамента не осложнена дополнительными проблемами с использованием особо сложных машин. Разработка котлованов осуществляется обычными землеройными машинами.

Значительные площади заняты ими на юге Украины, в восточном Закавказье, в Молдове, Восточной Европе, в Китае, Средней Азии, Монголии и во многих других районах мира.

Среди лессовых отложений различают типичный лесс, преимущес­твенно эолового (ветрового) происхождения, и лессовидные суглинки (переотложенные первичные образования). Резкую границу между ними проводить затруднительно, поэтому в инженерно-геологических целях их обычно объединяют единым термином «лессовые породы» или «лессовые грунты».

Условия залегания лессовых пород достаточно однообразны. Неза­висимо от гипсометрического положения отдельных положительных форм рельефа, они покрывают плоские водоразделы, их склоны, поверхность высоких террас и т. д.

Мощность лессовых толщ изменяется от первых метров (в северной части зоны их распространения) до 20-30 м в южных районах нашей страны, реже до 80 м и более (юго-восточная часть Предкавказья, Западная Сибирь). В мире известны районы, где мощность лессовой толщи достигает 150-200 м и даже 400 м (лессовое плато в Централь­ном Китае).

По вопросу образования лессовых пород среди ученых-лессоведов существуют различные представления (эоловая гипотеза, криогенная, пролювиальная, аллювиальная и др.). В последнее время известность получила космическая гипотеза, связывающая образование лессовых пород с поступлением на Землю пыли (мелкозема) из космического пространства (Ш. Э. У су паев и др.).

Отличительные признаки лессовых грунтов следующие: 1) желто- бурая и палево-желтая окраска; 2) высокая пылеватость (содержание пылеватой фракции (0,05-0,005 мм) свыше 50% при небольшом ко­личестве глинистых частиц); 3) повышенная пористость (40-55%) с сетью макропор (размером 1-3 мм), видимых невооруженным глазом; 4) невысокая природная влажность (S_r = 0,4-0,5), поэтому лессовый грунт, помещенный в воду, быстро размокает; 5) способность держать вертикальный откос (до 10 м) (рис. 23.4); 6) высокая карбонатность; 7) однородная (неслоистая) текстура, прерываемая прослоями погре­бенной почвы.

По В.А. Обручеву, типичные лессы обладают полным комплексом лессовых черт, у лессовидных пород недостает одной или нескольких лессовых черт.

Лессовые породы отличаются резкой анизотропией фильтрацион­ных свойств, что связано с вертикальной (преимущественно) ориенти­ровкой макропор. С этой их особенностью связано медленное расте­кание в стороны куполов грунтовых вод, нередко формирующихся в лессовой толще на городских территориях, а также достаточно быст­рый подъем уровня грунтовых вод (до 1 м в год) при подтоплении.

Еще одна отличительная особенность лессовых пород — цикличность. Проявляется она в ритмичном чередовании типичных лессов с погребенными почвами и непросадочными лессовидными суглинками.

Минеральный состав лессовых грунтов характеризуется наличием водоустойчивых минералов (кварца, полевых шпатов и др.) — до 50-60%, глинистых (гидрослюды, а также каолинита, монтмориллонита и др.) — до 15-30% и водорастворимых минералов (хлориды, сульфаты, карбонаты и др.) — до 5-15%.

Просадочность лессовых пород обусловлена особенностями их формирования в условиях сухого климата при малой влажности, в результате чего создаются структурные связи, способствующие воз­никновению и сохранению в породе «недоуплотненного состояния» (по Н. Я. Денисову).

Механизм просадки может быть представлен следующим образом. Вода, проникая в маловлажную высокопористую пылеватую лессовую породу, разрушает водонеустойчивые структурные связи, при этом происходит ее доуплотнение, пористость уменьшается и приходит в соответствие с напряженным состоянием. Крупные агрегаты распа­даются, и формируется более плотная упаковка частиц.

Внешне этот процесс выражается в уменьшении объема лессовых пород и неравномерном оседании поверхности земли. На поверхности водоразделов, сложенных лессовыми породами, при увлажнении их атмосферными осадками часто формируются просадочные блюдца размерами до 50-100 м в поперечнике и глубиной от долей метра до 1-2 м.

Несравненно больше просадочные деформации лессовых пород выражены при техногенном замачивании (утечки воды из ороси­тельных каналов, водохранилищ, водонесущих коммуникаций, при интенсивном поливе парков и садов и т. д.)

Начальное просадочное давление (P_sl) — это минимальное дав­ление, при котором начинают проявляться просадочные свойства лессовых грунтов. Чем оно ниже, тем грунт считается более проса- дочным.

Величину P_sl определяют по тому давлению, при котором относи­тельная просадочность e_s1 = 0,01. Ее величина колеблется для различ­ных типов лессовых просадочных грунтов от 0,02 до 0,3 МПа.

Определение P_si позволяет установить величину деформируемой зоны, т. е. зоны, в пределах которой происходит просадка грунта от нагрузки фундаментов.

Начальная просадочная влажность (W_s|) — минимальная влаж­ность, при которой проявляются просадочные свойства лессовых грунтов. Ее определяют по результатам лабораторных испытаний как влажность, при которой e_sl = 0,01.

Согласно СНиП 2.02.01-83*, грунтовые условия строительных площадок, сложенных лессовыми просадочными грунтами, подраз­деляются на два типа:

Тип грунтовых условий устанавливают, исходя из величины относительной просадочности грунтов (s_sl), числа слоев и мощности каждого просадочного слоя.

Наиболее достоверно I или II тип грунтовых условий определяет­ся путем длительного замачивания опытных котлованов (в течение 1-3 месяцев) и наблюдений за просадкой грунтов с помощью поверх­ностных и глубинных марок.

Устранение просадки грунта

При определении просадки менее 5 см для устранения возможных нарушений устойчивости и разрушения фундамента используют следующие методы:

При определении типа просадки от собственного веса более 5 см могут использовать один из методов или целый комплекс для предотвращения опасных условий:

Для закрепления слабого грунта используют такие методы, как: цементация, силикатизация, электросиликатизация.

Цементация представляет собой процесс заполнения проблемных участков жидким раствором с большим соотношением цемента для быстрого закрепления. Буровая машина закручивает перфорированные трубы до необходимой глубины и через них подается раствор. После подъема труб, скважина также заливается, выполняя функцию сваи.

Силикатизация – это процесс фиксация грунта, который содержит большой процент пылевых частиц, составами на основе жидкого стекла. Раствор нагнетается под давлением и закрепляет область в радиусе 0,3-1 м. Такой метод может использоваться как для закрепления отдельных участков, так и для фиксации всего массива. При фиксации всей площади раствор нагнетают в шахматном порядке для закрепления максимальной площади и сокращения расходов. Электросиликатизация отличается наличием постоянного тока в растворе для более быстрого и качественного закрепления грунта.

Наша компания работает во многих регионах страны и проводит все необходимые изыскания для постройки зданий на любых грунтах. Проводимые изыскания подходят для строительства зданий 1, 2, 3 уровней ответственности. Все работы проводятся согласно существующим требованиям к изыскательным работам.

Команда формируется только из опытных сотрудников и лучших выпускников ведущих вузов страны. Опыт работы на рынке инженерно-геологических изысканий гарантирует качество проводимых исследований.

Компания осуществляет индивидуальный подход к каждому клиенту и имеет гибкую ценовую политику. Для постоянных клиентов предусматривается специальная система установления скидок.

Для получения информации и ответов на существующие вопросы позвоните по указанному номеру или закажите обратный звонок. Также Вы всегда можете связаться с нами через электронную почту и получить все полезную информацию в кратчайшие сроки.

Ученые, занимающиеся изучением проблем лесса, разработали несколько концепций. Одна из них гласит, что в определении ключевых параметром лессовых отложений отсутствуют существенные различия. В число таких характеристик входят однородность гранулометрического состава в разрезе и по распространению на крупных территориях.

Как правило, это известковый микроагрегатированный алеврит не слоистого типа. В его состав входит 30-55% пылевых частиц, а пористость варьируется от 40% до 45%. Дополнительными свойствами служат небольшая концентрация легкорастворимых солей и устойчивость к удержанию вертикальной стенки в обнажениях. Алеврит считается просадочным при увлажнении, горизонтально залегающим, нередко с вкрапления погребенной почвы.

В плане генетической интерпретации признаков и свойств лессов складывается иная ситуация. По этому вопросу существуют противоположные точки зрения. Это подтверждает недостаточную изученность проблемы, а также отсутствие четких критериев генетического характера для интерпретации конкретных характеристик лессов.

Самым показательным моментом в этом отношении можно считать разницу в определении гранулометрического состава отложений.

Начало формирования лессовых покровов пришлось на холодные эпохи Нео плестотена. Появление отложений стало результатом осаждения атмосферной пыли.

После наступления максимального похолодания и оледенения циркуляция в атмосфере активизировалась. Это спровоцировало насыщение ее пылью, концентрация которой была в 30 раз больше, чем в межледниковом периоде. Даже холодные интервалы гренландского и антарктического кернов обогащались пылевыми частицами. В теплый периоды Нео плейстоцена процесс выпадения пыли замедлялся или вовсе прекращался. На поверхности происходило формирование почв. Так впервые появились лессово-почвенные последовательные напластования. Они рассматриваются как весьма значимые природные комплексы в плане полноты информации палеоклиматического характера.

Лессовые слои с лессово-почвенной последовательностью начали формироваться в рамках холодной стадии изотопно-кислородной градации. Погребенные почвы – в теплые стадии.

Выявить эоловое происхождение лесса позволяет сопоставление гранулометрического его состава и нынешний эоловых осадков на ледниках, снежниках, прочих поверхностях. Такое сравнение проводятся после пылевых бурь в различных районах.

Ключевая роль в составе накоплений принадлежит первичным частицам крупного алеврита. Диаметр составляет 0,05-0,001 мм, концентрация – 40-50%. Многие исследовательские работы доказывают, что перенос минерального дисперсного состава вызывает дифференциацию частиц по размерам и минералогическим параметрам.

Главное место в составе принадлежит полевым шпатам, кварцу и прочим легким минералам. Но здесь содержатся и тяжелые минералы.

В атмосферную пыль, перемещаемую на значительные расстояния, входят частицы, разные по минеральному составу и размерам. Это относится и к тяжелым минералам. Для них характерны поли дисперсность и поли минеральность, преобладают частицы 0,05-0,01 мм. Тяжелые минералы концентрируются в основном во фракциях с частицами таких размеров.

Кварц является самым устойчивым минералом. Он тяготеет к крупным гранулометрическим фракциям.

На Восточно-Европейской равнине лессовые образования становятся более мощными в направлении от севера к югу. Их строение при этом усложняется.На севере, на территории Больше земельской тундры, мощность первичных не пере отложенных суглинков составляет 1,5-1,8 м. Для них характерно отсутствие слоев погребенных почв и один ярус. К югу толщина возрастает до 5-8 и, а затем – до 10 и больше.

Одновременно появляется многоярусное строение толщи. Рост мощности приводит к усложнению строения, появлению множества погребенных почв. Именно поэтому выделена лессово-почвенная формация или последовательность.

Чередование лессовых горизонтов с погребенными почвами осложняется наличием горизонталей криогенных структур. Это называется псевдофимозом по жильному льду и изначально-грунтовыми клиньями. Некоторые ученые считают такие накопления лессово-почвенно-криогенной формацией (4.5.21). Она формировалась под влиянием палеографических факторов, действовавших во времена развития внеледниковой зоны на Восточно-Европейской равнине. Это проявилось чередованием на данной территории лессовых накоплений, появлении мерзлотных структур в холодные стадии палеографического развития и почвообразования – в теплые.

В результате лесс стали рассматривать в качестве феномена ледниковых холодных эпох, формировавшегося на фоне синхронного развития аккумуляции в основном воздушным путем. Речь идет о преимущественно алевритовой массе минерального типа, а также ее преобразованиях под комплексным воздействием синлитогенного аридного почвообразования наравне с морозным выветриванием.

Вместе с тем остается некоторая неопределенность в части определяющего фактора формирования алевритовой массы лесса из минеральных компонентов. В качестве ключевых факторов исследователи называют эоловую аккумуляцию и морозное выветривание. Остается актуальным вопрос об их соотношении в рамках стадиальной последовательности в литогенезе.

Многие ученые убеждены, что выдержанность лессово-почвенных формирований в пространственном плане на территории междуречий и их существенная мощность, достигающая десятков метро, явно свидетельствуют о ключевой роли золовой аккумуляции в накоплении однородных алевритовых лессовых горизонтов.

Но существуют данные, вызывающие сомнения в объективности описанной картины залегания почвенно-лесовых формирований. Изучение сведений по условиям залегания таких серий и крупные обобщения (9.19,20,21) позволяют сделать вывод о другой закономерности. Она заключается в том, что на волнорезных территориях Восточно-Европейской равнины и в южной части Западно-Сибирской низменности мощность лессовых формирований варьируется в пределах 1,5-2 и до 80 мм и даже больше. Мощные породы лесса относятся к понижениям до лессового рельефа.

В ряде научных трудов содержатся доказательства ведущей роли криогенных процессов в появлении лессовидных отложений в криолитозоне. Это относится и к толще ледовых комплексов в Центральной и северной Якутии. Доказательства криогенной природы минерального компонента таких отложений заключаются в двух литологических критериях, указанных выше. Он дают возможность оценивать степень воздействия процессов криогенного характера на формирование лессовидных толщ в современной криолитозоне. Эти же критерии открывают возможности анализа минерального вещества в лессовых толщах.

Типичные лессы отличаются высокой карбонатностью. С этим связаны специфические параметры пород: просадочность при замачивании и способность к удерживанию вертикальной стенки. Определенные вопросы вызывают источники карбонатов. В литературе можно найти немало точек зрения по этому поводу, их проанализировал в своей работе Н.М Кригер. Максимально близкими к пониманию данной проблемы представляются ученые, рассматривающие в качестве источника карбонатов в лессах исходные материнские породы. Их минеральное вещество стало основой формирования лессового состава. Данное мнение подтверждается присутствием в лессах и первичных обломочных, и вторичных хемогенных карбонатов. Это вполне закономерно, судя по анализу обобщающих фундаментальных работ (19,20).

Процессы изменения первичных карбонатов в материнских породах заключаются в растворении и миграции гидрокарбонатных растворов. А.Г.Черняховский подробно описал эти процессы и осаждение вторичных карбонатов на современных этапах лессо образования на территории высокогорных степей внутреннего Тянь-Шаня. Аналогичные процессы происходили на стадии формирования лессов в пределах пери гляциальной зоны криохроны плейстоцена. Немаловажную роль играли и криогенные процессы.

Исходя из таблицы 1, в связи с неоднократным промерзанием и оттаиванием в увлажненном состоянии наблюдается почти полная дезинтеграция первоначальных зерен карбоната. Из частиц размерами 0,25-0,1 мм получаются тонкие пылеватые и глинистые частички в 0,0005-0,001 мм. Из-за этого процесса скорость растворения первичного карбоната в природных условиях заметно увеличивалась.

А. Г. Черняховский отмечает, что в районах современного лессового образования климат достаточно суровый. Зимой здесь фиксируются температуры до минус 38-40 градусов, летом – до плюс 30. В летнее время нередки заморозки по ночам. Тогда на озерах появляется лед толщиной около 1,5 см. Для заболоченных участков характерна вечная мерзлота. На остальной территории проявляется кратковременное и сезонное промерзание, которое запускает дезинтеграцию коренных пород. Это касается и разрушения в них зерна карбонатов до состояния порошка. Из-за этого карбонаты растворяются быстрее.

В лессах на Восточно-Европейской равнины и юга Западной Сибири концентрация карбонатов равна 15-20%. Колебания показателей происходят только в вертикальном профиле лессов в зависимости от погребенных почв. Они наблюдаются и в пространстве. Б.Б. Полынов говорил о геоморфологической локализации лесса как о карбонатной аккумулятивной коре выветривания, покрывающей склоны выше коры выветривания хлоридно-сульфатного типа и ниже зоны с сиалитным выветриванием. Такую закономерность ученый установил для горных массивов Кентея1 и Хангая2.

Обобщающий труд Н.И. Кригера содержит примеры зависимости концентрации СаСО3 от рельефа горных и равнинных территорий. Но данных пока недостаточно, необходимо дальнейшее исследование проблемы. Криогенные процессы вызывали дезинтеграцию карбонатов то тонко-дисперсных составов и способствовали их растворению. Они же обеспечили формирование определенных генераций аутогенных карбонатов, выпадающих из растворов при промерзании лессовидного осадка. Такая ситуация характерна для синкриогенных плейстоценовых пластов в северной Якутии.

Исследователи считают, что типичный карбонатный лес формировался в плейстоценовых преигляциальных зонах холодной степи. На гидротермический режим в значительной степени влияли мерзлотные процессы, чередование промерзания с оттаиванием. Становится возможным движение кальциевых растворов в почвенных и грунтовых водах, а также его выпадение в виде вторичных карбонатов. В голоцене сохранилась карбонатность лессов. Это связано с расположением северной границы лессов вблизи северной границы лесостепи и степи. Плейстоценовые погребенные почвы в сеимаридных зонах приближены к современным почвам в мсемиаридных зонах севернее данной границы. В перигляциальной зоне существуют более гумидные условия, поэтому здесь присутствуют слабо карбонатные или некарбонатные лессы с более интенсивными процессами выщелачивания.

Гидроморфные условия рельефных понижений способствовали аккумуляции в лессах вторичных карбонатов во времена холодных стадий формирования последовательности лессово-почвенных структур. При некотором потеплении и замедленном поступлении криогенного мелкозема почвы частично либо полностью выщелачивались. Одновременно уничтожался криогенный вид распределения кварца полевых шпатов в рамках гранулометрического спектра.

Существуют критерии литологического характера. Это коэффициенты криогенной контрастности и тяжелой фракции. Они дают возможность различить генетическую природу гранулометрической составляющей лессов. Соответственно, можно выяснить, являются ли они продуктами эоловой седиментации либо криогенного выветривания.

Изучение генетической природы лессов с использованием данного критерия на различных территориях, где сохраняются все признаки плейстоценовых зон, помогло выявить криогенную природу минеральных компонентов таких отложений.

Исследование параметров по данным критериям в отношении типичных карбонатных лессов не получило широкого распространения. Однако данные, приведенные в статье и касающиеся состава лессов в разных районах, подтверждают их криогенную природу. Необходимо продолжение исследований с учетом методических позиций, предлагаемых в статье. Это нужно для выявления ареалов криогенной, седиментогенной и эоловой природы минералов.

Источник