2
ОГЛАВЛЕНИЕ стр.
ВВЕДЕНИЕ.........................*...........................•...••.••5
Глава I. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА О МОРОЗНОМ ПУЧЕНИИ ГРУНТОВ И ЕГО ВОЗДЕЙСТВИИ НА ФУНДАМЕНТЫ СООРУЖЕНИЙ..........................................II
1.1. История изучения морозного пучения грунтов ... II
1.2. Основные положения теории морозного пучения грунтов.............................................. 14
1.3. История изучения касательных сил морозного пучения................................................ 19
1.3.1. Лабораторные методы определения касательных
сил морозного пучения..........................19
1.3.2. Аналитические методы оценки касательных сил пучения. ............................................. 22
1.3.3. Полевые методы исследования касательных сил морозного пучения.....................................24
1.4. Современное состояние вопроса о взаимодействии
промерзающих пучинистых грунтов с фундаментами.. 29
Глава 2. МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ И СИЛ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ ГРУНТОВ В ПОЛЕВЫХ УСЛОВИЯХ............................34
2.1. Методика изучения промерзания и пучения грунтов. 34
2.1.1. Температурно-влажностный режим и глубина сезонного промерзания грунтов.........................34
2.1.2. Деформации пучения промерзающего грунта. ... 37
2.2. Метод и конструкция полевой установки с шариковыми индикаторами для определения касательных сил пучения. ...............................................40
2.3. Методика и организация работ по подготовке и производству полевых определений касательных
3
сил пучения............................................46
2.3.1. Подготовка силоизмерительного устройства
к работе............................................. 46
2.3.2. Выбор и оценка площадки для производства
полевых испытаний ................................... 48
2.3.3. Изготовление модели опытного фундамента .... 49
2.3.4. Анкеровка и монтаж полевых установок..................50
2.3.5. Производство полевых испытаний........................57
2.3.6. Обработка результатов полевого определения касательных сил пучения методом шарикового индикатора....................................................58
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ПОЛЕВЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ДЕФОРМАЦИЙ И КАСАТЕЛЬНЫХ СИЛ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ ГРУНТОВ.............................................................60
3.1. Морозное пучение грунтов и касательные силы пучения на опытной площадке в пос. Клязьма Московской обл................................................60
3.2. Морозное пучение грунтов и касательные силы пучения на опытной площадке в г. Лабытнанги Тюменской обл.................................................67
3.3. Морозное пучение грунтов и касательные силы пучения на опытной площадке в г. Воркута
Коми АССР...............................................80
3.4. Морозное пучение грунтов и касательные силы пучения на опытной площадке в г. Загорск Московской обл...............................................112
Глава 4. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ ГРУНТА
И ФОРМИРОВАНИЯ КАСАТЕЛЬНЫХ СИЛ ПУЧЕНИЯ....................124
4.1. Морозное пучение по глубине слоя промерзающего
грунта..................................................124
14
нако, это увеличение продолжается до достижения градиентом температуры некоторого критического значения (дга</£кр), после чего наблюдается уменьшение влияния степени охлаждения на процессы миграции влаги и пучения грунта. По данным В.О. Орлова /1962/ и Ю.Д. Дубнова /1967/ максимальное пучение отмечается при градиентах температуры 0,1-0,2 град/см.
Одним из наиболее важных факторов, влияющих на пучение грунтов, является их дисперсность, определяющая количество рыхлосвязанной влаги, активно участвующей в криогенной миграции. Наибольшему пучению подвергаются пылеватые суглинистые грунты с большим
ч
содержанием минеральных частиц, размером от 0,05 до 0,005 мм.
Крупноскелетные грунты в зависимости от содержания мелких фракций могут быть как морозоопасными, так и неморозоопасными системами. Критерий морозоопасности по степени дисперсности (0 ) определяется из выражения /Орлов, 1970/:
1,85 К
С/о2? Ув
где К - коэффициент пропорциональности, равный 10“^ ; с] о - средний диаметр частиц грунта;
£ - коэффициент пористости ;
- плотность воды.
Грунты относятся к неморозоопасным при 0 < 19 к морозоопасным -- при 0 > I. Морозоопасность средне- и сильнопучинистых грунтов не может характеризоваться одним только критерием В , так как их пучение зависит не только от дисперсности, но и от гидротермических условий.
Уплотнение пород обуславливает сокращение размера капилляров и тем самым воздействует как на содержание связанной воды, так и на механизм ее перемещения. По мере увеличения плотности грунта трехфазной системы интенсивность пучения возрастает лишь до опреде-
В ’ (1-3>
12
ленного предела, достигая максимума при условной плотности ( ]fonr)$ характеризуемой оптимальной упаковкой частиц, обеспечивающей наилучшие условия миграции воды* Увеличение плотности двухфазной системы приводит к уменьшению интенсивности пучения в результате снижения влагосодержания и удельного потока воды. Грунт, уплотненный выше некоторой критической плотности ( ^кр ), становится слабопучи-нистым с модулем пучения, не превышающим 3,5 см/м.
В практике строительства сооружений на свайно-столбчатых фундаментах интерес представляют не столько собственно силы пучения, сколько суммарный эффект силового воздействия пучащегося грунта на фундамент. Силы такого воздействия в зависимости от их направленности подразделяются на нормальные к боковой поверхности фундамента, нормальные к подошве фундамента и касательные к боковой поверхности фундамента.
Нормальные к боковой поверхности фундамента силы пучения в общем случае взаимно компенсируются. Нормальные к подошве фундамента силы пучения могут достигать огромных величин, порядка 5 МПа и более /Морарескул, 1950/. Эти силы необходимо учитывать при строительстве сооружений на малозаглубленных и незаглубленных фундаментах.
В начале XX века существовало мнение, что именно нормальные силы пучения грунта, промерзающего под подошвой фундамента, представляют главную опасность для сооружения, и для обеспечения устойчивости последнего достаточно его фундамент заложить ниже подошвы СМС. Однако, впоследствии, благодаря исследованиям русских инженеров A.B. Свиньина, Н.С. Богданова и В.П. Стаценко, было показано, что деформации сооружений вызываются не только пучением грунта под фундаментом, но также и вследствие его смерзания с боковыми гранями фундамента. Тангенциальное усилие пучащегося грунта вблизи боковой поверхности фундамента было названо М.Я. Чернышевым /1928/ ка-
- Київ+380960830922