ТОП 10:

Физико-химические методы укрепления и улучшения грунтов.



Предварительное обжатиевыполняют либо путем приложения дополнительной поверхност­ной нагрузки, либо путем искусственного водопонижения,

Обжатие грунтов дополнительной пригрузкой в виде земля­ной насыпи, по весу равной (или большей) давлению от будущего сооружения, применяют при устройстве аэродромных взлетных полос, автомобильных и железных дорог, промышленных и гид­ротехнических сооружений.Чтобы предотвратить возможное выпирание слабых грунтов из-под быстро возводимой высокой насыпи и для ускорения консолидации водонасыщенных грунтов, в них устраивают вертикальные песчаные дрены, дренажные про­рези или понижают уровень грунтовых вод.

Недостатки этого способа обжатия для слабых грунтов — необходимость транспортирования большого объема материала пригрузки,для чего приходится делать насыпь очень широкой, а для малопроницае­мых глинистых грунтов — длительность протекания процесса уплотнения. Поэтому в водонасыщенных грунтах при необходи­мости уплотнения их на большой площади и на значительную глубину более рационально применять обжатие путем понижения уровня грунтовых вод.

Обжатие понижением уровня грунтовых вод происходит в ре­зультате суммарного действия резко увеличивающегося веса самого грунта за счет снятия гидростатического взвешивания его водой, а также гидродинамических сил, направленных вниз к заглубленным фильтрам водопонизительных установок, колонок или колодцев.

Закрепление силикатизацией. Применяют для маловлажных и водонасыщенных песков, просадочных лёссовых грунтов и от­дельных видов насыпных грунтов. Оно заключается в нагнетании в грунт под давлением через скважины-инъекторы на глубину до 15 м раствора силиката натрия, который цемен­тирует поровое пространство в грунте и значительно повышает прочность структурных связей между частицами.

Радиус закрепления грунтов вокруг скважины зависит от коэффициента фильтрации и вязкости растворов и колеблется от 1 м в крупных и средних песках до 0,3 ... 0,4 м в мелких, пылева­тых песках и в просадочных грунтах.

Для увеличения радиуса закрепления применяют газовую силикатизацию, заключающуюся в последовательном нагнета­нии через инъекторы жидкого стекла и углекислого газа, исполь­зуемого в качестве отвердителя. Объем закрепления при газовой силикатизации увеличивается по сравнению с объемом при обычной однорастворной силикатиза­ции на 75 % в зоне аэрации и до 40 % в водонасыщенных грунтах. Возрастают также (до 2 раз) показатели прочности при сжатии и водостойкость грунта.

Закрепление смолизацией. В грунт через инъекторы вводят водный раствор карбамидных, фенол формалдегидных и других синтетических смол в смеси с отвердителями. При затвердевании они придают грунту водонепроницаемость,морозостойкость и высокую прочность . Способ рекомендуется для закрепления сухих и водонасыщенных песчаных_грунтов с коэффициентом фильтраций 0,5 ... 0,25 м/сут при наличии глинистых частиц в песке не более 2 % и рН водной вытяжки <7,6. Несмотря на достигаемую более высокую, чем при силикатизации, прочность грунта, этот способ из-за высокой стоимости в настоящее время можно при­менять в исключительных случаях.

Электрохимическое закрепление. Такое закрепление водонасыщенных глинистых грунтов достигается при длительном элект­роосмотическом водопонижении. В результате химических про­цессов происходит реакция ионного обмена и электрохимическое изменение состава, толщины и состояния сольватных оболочек глинистых частиц. Кроме того, под действием постоянного тока разрушаются электроды, и продукты их разрушения, химически соединяясь с глинистыми частицами, увеличивают прочностные показатели грунта.

Цементация. Цементацию применяют для закрепления трещи­новатых и кавернозных скальных пород, крупнообломочных грун­тов и рыхлых крупно- и среднезернистых песков с коэффициен­том фильтрации >80 м/сут. Процесс заключается в нагнетании под давлением в предварительно пробуренные скважины или за­битые трубы цементной суспензии — цементного

молока .

Глинизация и битумизация. Эти способы применяют для уменьшения водопроницаемости трещиноватых скальных пород. При глинизации так же, как и при силикатизации, через погру­жаемые в грунт инъекторы диаметром 25 ... 35 мм нагнетают водную суспензию бентонитовой набухающей глины с содержа­нием не менее 60 % монтмориллонита. Предварительно в инъектор под давлением нагнетают 10 ... 20 л воды. Это необходимо для его промывки с целью лучшего заполнения пор грунта глинистым

раствором.

Битумизацию применяют при агрессивности и больших ско­ростях движения грунтовых вод (100 м/сут и более), когда не­возможно использовать цементацию из-за выноса раствора водой или его коррозии. Битум же химически стоек против любой агрес­сии, даже при больших скоростях течения воды хорошо при­липает к стенкам трещин и каверн и, заполняя их, делает водо­непроницаемыми.

4. Физические характеристики грунтов и методы их определения. Основные показатели физических свойств грунтов: · Плотностью твердых частиц грунта s – масса единицы объема твердых частиц, уложенных абсолютно плотно, т.е. без каких либо промежутков, пустот между ними. s=ms/Vs (г/см3), (т/м3), (кг/м3) msМасса твердых частиц. Vs – суммарный объем твердых частиц. · Влажностью грунтов называют относительное количество воды, содержащиеся в его пустотах. В механике грунтов пользуются абсолютной влажностью. = m / ms, где m - масса воды. Влажность грунта определяется высушиванием грунта при температуре 105 градусов. · Плотность грунта масса единицы его объема и выражают отношением массы грунта, включая m и ms к объему грунта, включая Vs и Vn. =m/V = ( m + ms)/( Vs + Vn.) (г/см3), (т/м3),(кг/м3) Vs- объем твердых частиц, Vn- объем пустот. · Гранулометрический состав количественное содержание в нем твердых частиц различных размеров. Содержание в почве механических элементов, объединенных по фракциям. · Микроагрегатный состав грунта показывает так называемую природную дисперсность грунтов, которая не является постоянной величиной даже на коротком геологической точки зрения отрезке времени. Гранулометрический состав за такой отрезок времени остается неизменным. Производные показатели физических свойств грунта: · Плотностью сухого (скелета) грунта – масса твердых частиц, содержащихся в единице его объема. d=ms/V= ms/( Vs + Vn.) · Пористость грунта суммарный объем пор, содержащихся в единице объема грунта. nп=Vп/V Vп- объем пор,V – объем грунта · Коэффициент пористости грунта называют сравнительное содержание в них пор и твердых частиц. e= Vп/ Vs, e=( s- d)/ d · Степень влажности грунта называют степень заложения его пор водой и выражают отношением имеющейся влажности грунта к его влажности при полном заполнении пор водой. Sr= / sat · Удельный вес грунта называют вес единицы его объема и выражают отношением грунта G=mg к его объему V. Гамма= mg/V = g (Н/м3), (кН/м3).   7. (21). Структура и структурные связи грунтов. Под структурой понимают особенности строения грунтов, обусловленные размером, формой частиц, характером их поверхности, кол-вом слагающих их грунт эл-тов и характером их взаимодействия друг с другом Взаимодействие тв. частиц называется структурными связями. Структурные связи подразделяют: По вр. происхождения на первичные и вторичные. Первичные возникают в момент образования грунтов, вторичные в процессе геологического выветривания, растворения, уплотнения. В скальных грунтах содержатся только первич. связи химич. природы – они явл. прочными связями, сопоставимо с прочностью самих тв.частиц. В нескальных грунтах присутствуют силы взаимодействия между частицами различной природы: молекулярные, ионно-электростатические, капиллярные и т.д. Связи в грунтах между частицами, обусловленные молекулярными и ионно-электростатическими силами, называются водноколлоидными. Эти связи относят к первичным; водноколлоидные связи обладают определённой упругостью и вязкостью. Упругое тело при приложении силы или нагрузки деформируется мгновенно. Вязкое тело деформируется в какое-то определенное время. Водноколлоидные связи восстанавливаются после разрушения, т.е. являются обратимыми. В нескальных грунтах могут быть и связи вторичные. Эти связи жёсткие, хрупкие – после разрушения не восстанавливаются, т.е. явл. необратимыми. Кристаллизационные связи значительно прочнее водноколлоидных, их прочность не сопоставляема с прочностью тв.частиц. При разрушении нескального грунта, обусловленная пространственным положение, слагающих его эл-тов, независимо от их разрушения. Текстура – это особенность строения грунта, обсуловенная пространственным расположением, слагающих его эл-тов, независимо от их размера. Скальные грунты имеют плотную массивную структуру. В этих грунтах тв. Частицы плотно уложены, между ними нет промежутков – это сплошной монолит. Пространственное расположение тв.частиц нескал.грунтов, зависит от их осаждения: в какой среде, где образуется осадок, каков солевой состав воды и т.д. 1)Для песчаных грунтов характерная зернистая текстура, образуется она при осаждении относит.тяж.тв.частиц. 2)Рассеянная текстура (диспергированная) – образуется при осаждении коллоидных частиц, т.е. вес частиц < сил взаимодействия и тв.частицы находятся во взвешенном состоянии || друг-другу. 3)Флокуляционная текстура. Флокуляция – укрупление частиц, под действ. сил притяжения в воде частицы могут контактировать. 4)Агрегатно флокуляционная текстура – в подавляющем большинстве в нормал.уплотнённых глинистых грунтах происходит слипание тв.частиц (агрегатов). Контактируя между собой агрегаты образуют эту текстуру. 5)Плотная упорядоченная ориентированная текстура образуется под весом выше лежащих слоёв. Этот нижний слой уплотняется, в этом слое происходит переориентация тв.частичек.   9. Глинистые грунты. Их классификация и особенности поведения в основаниях сооружения. Глинистые грунты относятся к группе связных. Они являются продуктом механического распада и химического разложения горных пород. Глинистые грунты представляют собой агрегаты мельчайших глинистых частиц чешуйчатого строения (слюда, хлорит и др.) размером менее 0,005 мм и песчаных — зернистых частиц разных размеров. Чешуйчатая и мелкозернистая (пылеватая) фракции глинистых грунтов имеют большую удельную поверхность соприкасания и тонкие капилляры. Такое строение грунтового скелета и наличие пленок воды, обволакивающей частицы, придают глинистым грунтам связность и способность деформироваться под влиянием нагрузки во влажном состоянии без появления трещин на поверхности. Связность глинистых грунтов увеличивается с уменьшением влажности. Глинистые грунты благодаря своей структуре обладают малым коэффициентом фильтрации и слабой водопроницаемостью. Водопроницаемость глинистых грунтов увеличивается с увеличением размеров и количества зернистых частиц. Глинистые нескальные грунты, содержащие 3…10% глинистой фракции – супеси, 10…30% - суглинки, более 30% - глины. В группе связанных глинистых грунтов выделяют подгруппы просадочных и набухающих, а также подгр. илов. По размерам песчаных частиц — глинистые, глинисто-пылеватые грунты. По консистенции глинистые грунты подразделяются на твердые, пластичные и текучие. При этом по мере насыщения водой твердые глинистые грунты размягчаются и переходят сначала в пластичное, за тем в текучее состояние. Процентное содержание воды при переходе из одного состояния консистенции в другое является пределом (границей) пластичности. Каждый вид глинистого грунта имеет два предела пластичности. Нижний предел Wp соответствует минимальной влажности, при которой грунт из твердого состояния переходит в пластичное, и называется границей раскатывания. Верхний предел WL соответствует максимальному проценту влажности, при котором глинистый грунт переходит из пластичного состояния в текучее. Разность влажностей между верхним и нижним пределами пластичности называется числом пластичности.   Глинистые грунты в зависимости от числа пластичности подразделяются на следующие виды:
Супесь
Суглинок
Глина

Число пластичности глинистых грунтов является условной характеристикой, определяющей их строительные свойства — плотность, влажность и сопротивление сжатию. С уменьшением влажности плотность возрастает, а сжимаемость уменьшается. С увеличением влажности плотность уменьшается, а сжимаемость увеличивается.

Несущая способность пылевато-глинистых грунтов во многом зависит от пористости и влажности, при уменьшении коэффициента пористости снижается и степень сжатия под действием внешней нагрузки. С увеличением пористости и влажности пылевато-глинистых грунтов уменьшается их сопротивляемость силовому воздействию, поэтому при проектировании фундаментов на основаниях из пылевато-глинистых грунтов следует учитывать изменение пористости и влажности в зависимости от гидрогеологических и климатических условий.

Твердые и полутвердые пылевато-глинистые грунты являются надежными основаниями, в пластичном состоянии их используют в качестве оснований при условии, если величина осадки не превышает предельно допустимой, в текучепластичном и текучем состоянии пылевато-глинистые грунты используют для строительства только после специального обоснования, так как при действии даже небольших давлений эти грунты способны терять устойчивость.

Пылевато-глинистые грунты способны испытывать деформации, продолжающиеся в течение нескольких десятилетий, что необходимо учитывать при проектировании оснований. Среди пылевато-глинистых грунтов следует выделить особую категорию — илы, просадочные и набухающие грунты.
К илам относят пылевато-глинистые грунты в начальной стадии формирования, образовавшиеся как осадок в воде при воздействии микробиологических процессов. Такие грунты обладают большой пористостью и анизотропией.

Использование илистых грунтов в основании сооружений требует специального обоснования в силу их незначительной прочности, обусловливаемой только структурными связями.

Просадочными называют грунты, которые под действием внешней нагрузки или собственного веса при замачивании дают значительную дополнительную осадку (просадку). Этим свойством обладают в основном лёссы и лёссовидные грунты. Такой вид грунтов имеет высокую пористость (>0,44) и в необводненном состоянии обладает достаточной несущей способностью, обусловливаемой прочностью структурных связей. При замачивании эти связи нарушаются, происходит просадка с изменением внутренней структуры грунта.

При строительстве на просадочных грунтах осуществляется комплекс мероприятий, направленных на устранение или уменьшение влияния просадочности на здания и сооружения.

 

 







Последнее изменение этой страницы: 2016-04-07; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.229.118.253 (0.006 с.)