Вопрос 1 - Виды и природа деформаций грунта

Под действием нагрузки, приложенной к основанию сооружения через фундамент, в грунте основания возникает напряженное состояние, которое вызывает развитие его деформаций, приводящих к перемещению (осадке) фундамента и поверхности вокруг него.
Поскольку в общем случае грунты состоят из трех компонентов: твердых частиц (твердых тел), воды (жидкого тела) и воздуха или иного газа (газообразного тела), его деформации будут развиваться в зависимости от деформативности указанных составляющих. Таким образом, составные части грунта находятся в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном. Соотношение этих компонентов обусловливает многие свойства грунтов.
Виды деформаций грунта и физические причины, их вызывающие, систематизированы и приведены в таблице 8.1.


Таблица 8.1 – Основные физические причины различных видов
деформаций грунтов.

Виды деформаций

Физические причины деформаций
Упругие деформации с упругим последствием:
искажения формы

изменения объема


Действие молекулярных сил упругости, развивающихся при искажении структурной решетки твердых частиц и цементирующего коллоидного вещества.

Действие молекулярных сил упругости замкнутых пузырьков воздуха, тонких пленок воды и твердых частиц.
Остаточные деформации:
уплотнения


пластические

просадки


набухания

Разрушение скелета грунта и отдельных его частиц в точках контактов, взаимный сдвиг частиц, выдавливание поровой воды, обуславливающие уменьшение пористости (компрессию грунта).

Развитие местных сдвигов в областях предельного напряженного состояния при возможности бокового расширения грунта.

Резкое нарушение природной структуры грунта при изменении условий его существования (замачивание лессов, оттаивание вечномерзлых грунтов, суффозия грунтов и т. д.)

Проявление расклинивающего эффекта в результате действия электромолекулярных сил и выделение из поровой воды растворенного в ней газа при понижении давления

Как правило, при расчете осадок фундаментов рассматривают интегрально остаточные деформации уплотнения и упругие деформации искажения формы.
Из упругих деформаций изменения объема учитывают только деформации замкнутых пузырьков воздуха (газа), так как деформации объема твердых частиц и воды в сотни и даже тысячи раз меньше остаточных деформаций уплотнения.
Наряду с методами закрепления грунтов в основании эксплуатируемых сооружений необходимое улучшение их строительных свойств можно достичь армированием грунтов наклонными сваями, заполненными местным уплотненным грунтом, а также песком, гравием или щебнем. Такой прием уплотнения грунтов основания повышает его несущую способность, снижает сжимаемость.

Таблица 8.2 - Наиболее распространенные способы укрепления грунтов оснований

Способы закрепления
Область применения по видам грунтов
Коэффициент фильтрации, м/сут
Прочность закрепления грунта, МПа
Цементация (цемент, бетонит)
Трещиноватые скальные и закарстованные грунты.
Крупнообломочные грунты.
Пески гравелистые и крупные

-
- 80
-80

-
-
0,1…0,05
Двухрастворная силикатизация на основе силиката натрия и хлористого кальция
Пески гравелистые, крупные и средней крупности

5 … 80

2…8
Силикатизация однорастворная. Раствор:
кремнефтористоводородный
алюмосиликатный
силикатный

Пески мелкие и пылеватые
Пески средние
Пески мелкие и пылеватые
Лессы

0,5…1
5…20
0,5…1
0,1…2

2…1,5
1,5…1,0
0,3…0,2
1,0…1,4
Силикатизация газовая
Пески мелкие и пылеватые
Пески средние
Просадочные грунты
0,5…5
5…20
> 0,1
1,5…1,2
1,2…0,.8
-
Электросиликатизация
Песчаные и глинистые грунты
0,005…0,5
-
Электрохимическое закрепление
Водонасыщенные глинистые, пылеватые и илистые грунты

10-2…10-6

-
Смолизация
Пески мелкие и пылеватые
Пески средние
0,5…5
5…25
2,5…2,0
2,0…1,5
Термический
Просадочные, глинистые грунты
При любом значении
1,5…2,0

Примечание. Силикатизация основания существующих фундаментов предназначена для повышения несущей способности мелких и пылеватых песков, плывунов, лессовидных и насыпных грунтов. В необходимых случаях, как и цементация, силикатизация может быть использована для создания противофильтрационных завес.