Транспорт. Строительство

Процесс подтопления застроенных территорий изучался и освещался многими исследователями, однако гидрогеохимическая оценка основания, сложенного засоленным грунтом при подтоплении в пределах селитебной застройки до настоящего времени практически не проводилась. Сложные процессы, протекающие при подтоплении застроенных территорий, сопровождаются нарушением естественного водообмена и смещением установившегося гидрогеохимического равновесия (УГВ) вследствие растворения солей, содержащихся в грунтах, при воздействии грунтовых вод.

Интенсивность повышения УГВ на территориях, застроенных металлургическими, машиностроительными, горно-обогатительными предприятиями, составляет 0,6-1 м в год. Генезис этих вод связан с производственной и хозяйственной деятельностью человека, поэтому они отличаются от естественных грунтовых вод химическим составом и концентрацией. Техногенные воды имеют повышенную минерализацию и агрессивность, т.е. растворяющую способность.

Оценка агрессивного воздействия грунтовых вод согласно СНиП 2.03.11-85 имеет сугубо прикладное значение в строительстве, так как определяет растворяющую способность вод только по отношению к цементному камню (гидрат окиси кальция) бетона. При этом отмечается [1], что наличие пленки карбоната кальция на цементном камне повышает стойкость бетона в условиях коррозии I и II вида.

Аналогично при оценке сульфатной агрессивности грунтовых вод, согласно строительных норм [2], учитывается содержание сульфатов в воде при определении коррозии бетона III вида. При этом исходят из того, что образование и накопление солей сульфатов в бетоне при их выпадении из раствора характеризуется увеличением в объеме, что приводит к разрушению бетона. Растворяющая способность грунтовых вод по отношению к сульфатным солям и процессам, протекающим в загипсованных грунтах, строительными нормами [2] не учитывается.

Указанные положения легли в основу строительных норм при оценке агрессивности грунтовых вод. Подобный подход является односторонним, так как не учитывает влияния агрессивного воздействия грунтовых вод на снижение механических свойств засоленных грунтов. Практический аспект указанного обстоятельства особенно важен при застройке обширных территорий Казахстана, сложенных пылевато-глинис­тыми лессовыми грунтами различного типа и степени засоления.

Фильтрация техногенных вод в основании, сложенном засоленными грунтами, требует переоценки сложившихся в нормативно-законодательной строительной базе представлений о растворяющей способности грунтовых вод. Известно, что грунты, содержащие гипс, ангидрит, каменную или калийную соль, растворяются в воде диффузионным путем. Для карбонатных грунтов характерно химическое растворение [3], при котором растворению труднораствримых солей в грунтовых водах, которые обычно содержат СО₂, предшествует химическая реакция:

СаСО₃+Н₂О+СО₂→Са(НСО₃) (1)

Следовательно растворимость солей в грунтах основания и динамику изменения их свойств необходимо оценивать по отношению к среде, в которой они находятся, так как растворяющая способность агрессивных грунтовых вод может существенно отличаться от растворяющей способности «чистой» воды. В отдельных случаях эти воды могут растворять и разрушать не только соли в грунтах, но и более прочный материал конструкций нулевого цикла.

В строительных нормах и правилах также не нашел отражение следующий практический аспект. При подтоплении застроенных территорий, сложенных карбонатными пылевато-глинистыми лессовыми грунтами, наблюдается развитие в них суффозионных процессов, приводящих к растворению карбонатной солевой цементации (сцепления) частиц и агрегатов грунта, что приводит к снижению несущей способности грунтов основания и развитию дополнительных осадок. В определенной степени интенсивность протекания указанных процессов обусловлена влиянием химического состава и концентрации грунтовых вод и поровых растворов на растворимость солей, которые являются цементирующим компонентом структуры пылевато-глинистых лессовых просадочных грунтов.

Для оценки влияния агрессивных грунтовых вод на интенсивность и масштабы изменения механических свойств пылевато-глинистых лессовых просадочных грунтов основания, содержащих как легко-, средне-, так и труднорастворимые соли, была разработана новая методика испытания [4]. Основное назначение предполагаемой методики испытания заключается в установлении закономерности изменения свойств карбонатных пылевато-глинистых лессовых просадочных грунтов основания при воздействии агрессивных вод. Обработку результатов испытания предлагается вести по следующей зависимости:

, (2)

где K_α1 – показатель влияния;

а_у.с. – характеристика грунта после длительного воздействия агрессивных вод;
а_е.с. – характеристика грунта в естественных
условиях.

В зависимости от опытного значение K_α1 карбонатные пылевато-глинистые лессовые просадочные грунты на строительной площадке предлагается классифицировать: как структурно и суффозионно-устойчивые K_α1=1, относительно структурно и суффозионно-устойчивые K_α1≥0,90, недостаточно структурно и суффозионно-устойчивые 0,90≤K_α1≤0,5 и структурно и суффозионно-неустойчивые 0,5<K_α1<0,1. Межгосударственный стандарт ГОСТ 25100-96 классифицирует карбонатные пылевато-глинистые лессовые просадочные грунты как не засоленные, т.е. суффозионно-устойчивые.

Предлагаемая методика оценки влияния агрессивности грунтовых вод на процесс развития химической суффозии и изменения свойств в засоленных пылевато-глинистых лессовых просадочных грунтах основания базируется на использовании в лабораторных компрессионно-фильтрационных испытаниях реагента, активно растворяющего легко-, средне- и труднорастворимые соли в грунтах. Использование химически активного к солям, содержащимся в грунтах, реагента позволяет существенно сократить процесс выщелачивания грунтового образца в испытаниях, а следовательно сократить длительность опытов. Известно, что испытания суффозионной сжимаемости грунтов по стандартной методике длительны во времени (от 3 месяцев до 1…1,5 лет). Кроме того, стандартный метод не предназначен для испытания карбонатных грунтов [5].

Химический состав и концентрация раствора, предложенного в качестве подобного реагента, был обоснован экспериментальным путем. При этом были учтены следующие методические и методологические положения:

– реагент не должен разрушать минеральную часть грунта;

– испытания должны быть кратковременными (не более 15-20 суток);

– реагент должен быть относительно доступным, недорогим и удовлетворять требованиям техники безопасности и охраны труда при работе с ним;

– приборы для испытания засоленных грунтов должны обладать коррозионной стойкостью, что соответствует специфическим требованиям исследования агрессивных сред;

– критерием конечного сжатия образца является его уплотнение под заданной нагрузкой при полной выщелоченности грунта (≥ 0,95);

– результаты определения суффозионной сжимаемости грунта с выщелачиванием идентичных образцов-близнецов раствором (реагентом) и «чистой» водой при одинаковой степени выщелоченности образцов должны быть однозначными в пределах требуемой точности эксперимента.

Для выполнения изложенных требований анализировались известные в грунтоведении, инженерной геологии и петрографии традиционные способы оценки вещественного, минерального, структурного, микрокомпонентного и микроагрегатного состава грунта. Установлено, что для предварительной отмывки минеральной части грунта от водорастворимых солей в известных способах используется соляная кислота 10 % концентрации. Выделенный после отмывки нерастворимый минеральный остаток подвергается анализу. Следовательно отмывка грунта соляной кислотой 10 % концентрации не нарушает его минералогического состава. В то же время известно, что растворимость легко-, средне - и труднорастворимых солей в растворе соляной кислоты в сотни и тысячи раз больше, чем в обычной воде. Последнее было подтверждено при проведении соответствующих испытаний (рис. 1 и 2).

жүктеу 4,74 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: