Особенности физико-механических свойств структурно-неустойчивых грунтов

К структурно-неустойчивым грунтам относятся грунты, обладающие в природном состоянии структурными связями, которые при определенных воздействиях снижают свою прочность или полностью разрушаются. Эти воздействия могут заключаться в существенном изменении температуры, влажности, приложении динамических усилий. Значительные осадки при нарушении структуры таких грунтов обусловлены также тем, что в природных условиях они часто бывают недоуплотненными.

К структурно-неустойчивым относятся: мерзлые и вечномерзлые грунты, лессовые просадочные грунты, засоленные и заторфованные грунты, илы, рыхлые пески, набухающие грунты и др. Неучет специфических свойств этих грунтов может привести к нарушению устойчивости зданий и сооружений, к чрезмерным их деформациям.

Илы. Илами называются глинистые грунты в начальной стадии своего формирования, образовавшиеся как структурный осадок в воде при наличии микробиологических процессов и обладающие в природном сложения влажностью, превышающей границу текучести, и коэффициентом пористости > 0,9 для супесей,  >1 для суглинков и е > 1,5 для глин. Для илов характерно наличие так называемой структурной прочности; т.е. в некотором диапазоне напряженных состояний, не приводящих к разрушению структуры илистого грунта, последний способен оказывать сопротивление внешним нагрузкам, но при нарушении "структурной прочности" превращается в текучую легкоподвижную массу, совершенно непригодную для использования в качестве оснований сооружений.

Лессовые просадочные грунты. Встречаются главным образом в засушливых районах и характеризуются целым рядом специфических признаков. К ним относятся значительная пористость (свыше 40%); макропористость; преимущественное содержание пылеватых частиц (обычно более 50%) при незначительном (4 – 20%) количестве глинистых фракций; быстрая размокаемость в воде, легкая размываемость; большая водопроницаемость; наличие растворимых солей: карбонатов, сульфатов и хлоридов; характерная структура, возникшая в течение длительного периода пребывания в условиях малой влажности.

Главная особенность механических свойств лессовых просадочных грунтов обусловлена разрушением их структуры при замачивании водой под нагрузкой; в этой случае происходят значительные дополнительные деформации грунта, называемые просадкой.

Просадочность грунта оценивают относительной просадочностью ε _пр, которую можно определить по данным компрессионных испытаний с подачей (при различных давлениях) воды в одометр. В результате таких испытаний строят график зависимости высоты образца от давления и характера деформации при замачивании, а затем находят относительную просадочность при данном давлении:

,                                              (2.18)

где h_p - высота образца грунта ненарушенной структуры, испытываемого без возможности бокового расширения; h ^’ _p - высота того же образца при нагрузке р, подвергнутого замачиванию.

Если значение относительной просадочности , грунт относится к просадочным.

Рис. 9. Компрессионная кривая лёссового грунта при замачивании

 

На рис. 9 показаны три характерные области деформирования просадочных грунтов; участок ab отвечает сжатию образца грунта в условиях есте­ственной влажности. В точке b образец замочен, вследствие чего произошло дополнительное уплотнение грунта при неизменном давлении . Участок кривой cd изображает дальнейшее уплотнение влажного образца грунта при увеличении вертикального давления .

По компресионным кривым непосредственно определяют значение изменения коэффициента пористости грунта в процессе просадки . Относительная деформация образца грунта составит .