Транспорт. Строительство

жүктеу 4,74 Mb.

бет	31/42
Дата	01.02.2018
өлшемі	4,74 Mb.
	#8336

1 ... 27 28 29 30 31 32 33 34 ... 42

образцов засоленных карбонатами под действием
растворов соляной кислоты Р = 0,2 МПа

Оптимальная концентрация раствора соляной кислоты подбиралась экспериментальным путем. Испытывались песчаные образцы искусственно засоленные труднорастворимой солью (карбонатом кальция) до 5, 10, 15…45 % от массы. Образцы формировались по методике ВНИИ ВОДГЕО. Испытания грунтов велись по методике 5 под нагрузкой 0,2 МПа. Рассоление образцов до выщелоченности ≥95 % осуществлялось в течение 10….60 суток путем фильтрования через образцы раствора соляной кислоты 1, 2, 3…10 % концентрации. Каждая серия опытов с образцами одинаковой засоленности и определенной концентрации раствора дублировалась 3…..n раз в зависимости от степени сходимости экспериментальных данных. Так, при разбросе результатов испытания относительно среднеарифметического показателя менее чем в 20 % испытания дублировались 3 раза, при большем разбросе до 6… 8 и более раз. Из анализа экспериментально определённых зависимостей (рис. 1 и 2), построенных по осредненным данным, испытания в каждой серии опытов показали, что наиболее интенсивно процесс рассоления образцов протекает с увеличением концентрации раствора до 5 %. При дальнейшем увеличении процентной крепости раствора соляной кислоты интенсивность выщелачивания образцов повышается незначительно (рис. 1).

Для того чтобы сделать оценку влияния химического состава и концентрации грунтовых вод на интенсивность и масштабы развития суффозионных деформаций карбонатного пылевато-глинистого лессового просадочного грунта в основании, результаты испытания предложено обрабатывать по следующей зависимости (рис. 3):

k_a₂ = t_г.в. / t_а.р (3)

где k_a₂ – коэффициент влияния агрессивности грунтовых вод на интенсивность развития деформаций;

t_г.в. – время стабилизации суффозионных деформаций (0,01 мм за 3-е суток) в образце грунта при фильтрации через него грунтовых вод, аналогичных по химическому составу и концентрации грунтовым водам на территории, застроенной предприятиями проектируемого типа, сутки;
t_а.р. – время достижения аналогичной по величине деформации при испытании образца-близнеца, рассоление которого ведется активным реагентом, сутки.

Коэффициент влияния агрессивности грунтовых вод на интенсивность развития деформаций, полученный по результатам обработки данных испытания суффозионной сжимаемости идентичных карбонатных пылевато-глинистых лессовых образцов грунта под заданной нагрузкой при фильтрации через один – грунтовой воды и через другой – активного реагента, несмотря на определенную условность, позволяет оценить влияние агрессивности грунтовых вод на интенсивность развития суффозионных деформаций в грунте (рис. 3).

В зависимости от опытного значения k_а2 грунтовые воды на проектируемой строительной площадке, сложенной карбонатными пылевато-глинистыми лессовыми грунтами, классифицируются как:

- неагрессивные при k_а₂ < 0,01;

- слабоагрессивные при 0,01 < k_а₂ < 0,05;

- среднеагрессивные при 0,05 < k_а₂ < 0,1;

- сильноагрессивные при k_а₂ > 0,1.

1 – экспериментальная зависимость e_s_._f_. = f(t) при фильтрации через образец воды, характерной грунтовым водам на территории застроенной предприятиями проектируемого типа; 2 – экспериментальная зависимость e_s_._f_. = f(t) при фильтрации через образец-близнец раствора соляной кислоты 5 % концентрации

Рис. 3. Методика обработки результатов испытания по оценке влияния агрессивности грунтовых вод
на интенсивность развития суффозионных
деформаций карбонатных пылевато-глинистых
лессовых просадочных грунтов в основании
Расчетный параметр для определения суффозионной осадки карбонатных пылевато-глинистых лессовых грунтов (_s_._f_Т_.) основания зданий и сооружений на нормативный срок эксплуатации определяется по данным испытания:

_s_._f_Т. = _s_._f_._k(1 – e^-^k^²^T) (4)

где _s_._f_._k – конечная относительная суффозионная сжимаемость грунта по результатам испытания при фильтрационном выщелачивании образца химически активным реагентом;

Т – нормативный срок эксплуатации проектируемого сооружения, сутки.

Как показали результаты испытания, по предлагаемой методике в условиях воздействия агрессивных вод существенно ухудшаются механические свойства карбонатных пылевато-глинистых лессовых просадочных грунтов. Изложенное подтверждается результата-

ми обработки и анализа фондовых материалов изыскательских организаций АО «КарагандаГИИЗ и К», КазГИИЗ, ТОО «Инженерные изыскания», позволившими предложить следующие закономерности (табл. 1). В процессе исследования длительное замачивание и фильтрационное воздействие на образцы карбонатных пылевато-глинистых лессовых просадочных грунтов осуществлялось пробами воды, отобранной в основании предприятий различного профиля.

Точность прогноза суффозионной осадки при определении расчетного параметра по известным ранее и предложенному способу проверялась в сопоставлении с данными многолетних натурных наблюдений развития осадки на пяти сооружениях в южном регионе страны (табл. 2). Сжимаемая толща карбонатного пылевато-глинистого лессового просадочного грунта в основании сооружений принималась равной глубине залегания уровня грунтовых вод до начала строительства. Нормативный срок эксплуатации объектов в расчетах _s_._f_Т был принят равным 50 годам. Относительная суффозионная сжимаемость грунтов под заданной нагрузкой определялась известными способами [5; 6; 7] и согласно нашего патента 4 при воздействии вод, аналогичных по химическому составу и концентрации грунтовым водам на объектах исследования. Анализ результатов показал, что погрешность прогноза по предлагаемому способу составляет 13-20 % преимущественно в сторону завышения прогнозируемой осадки над фактической, а погрешность прогноза по стандартному способу 5 и способу НИИОСП 6 при определении параметра _s_._f составляет 31-66 % преимущественно в сторону занижения прогнозируемой осадки. Завышение прогнозируемой осадки над фактической в 25-43 % наблюдается также при использовании в расчетах _s_._f_._k определенного – прототипом [1] и предлагаемым способом [4].

Если учесть, что незначительное развитие суффозионных осадок на приведенных объектах (табл. 2) продолжается до настоящего времени, то очевидно, что предлагаемый способ определения расчетного параметра более достоверен, чем известные. Результаты сопоставления позволяют рекомендовать предлагаемый метод испытания засоленных грунтов 4 в практику изысканий и проектирования на территориях, сложенных карбонатными пылевато-глинистыми лессовыми просадочными грунтами, подтопляемых агрессивными водами.

Таблица 1

Закономерность снижения свойств карбонатных пылевато-глинистых лессовых просадочных грунтов

в основании при длительном замачивании и фильтрационном воздействии агрессивных вод

Наименование грунтов	Плотность скелета грунта, g	Пористость, n	Модуль общей деформации, Е	Предельно возможные изменения модуля деформации, Е
Суглинки пгт Кульсары (Прикаспийский регион)	Ig	I n	0,80Е	0,5Е
Суглинки г. Алматы и пригорода	Ig	0,98 n	0,6Е	0,5Е
Суглинки со строительных площадок г. Шымкента и пригорода	Ig	0,99 n	0,7Е	0,5Е

Примечание: 1. Оценка влияния агрессивных вод производилась по [4].
2. g; n; Е – исходные характеристики грунта до начала строительства.

Таблица 2

Результаты сопоставления прогнозируемой и фактической осадки сооружений на карбонатных

пылевато-глинистых лессовых просадочных грунтах

Наименование объекта	Сроки наблюдения, годы	Вид грунта в основании сжимаемой толщи	Давление на подошве, МПа	Исходное содержание солей в грунте, %			Факти-ческая осадка	Осадка прогнозируемая с использованием данных испытания, см
				легко-раствор.	средне-раствор.	трудно-раствор.		по ГОСТ 25585-83 (_s_._f)	по прототипу		по предлагаемому способу
				легко-раствор.	средне-раствор.	трудно-раствор.		по ГОСТ 25585-83 (_s_._f)	_s_._f	_s_._fk	_s_._f	_s_._fk	_s_._fT
1	≥30	суглинок супесь/17	0,18	2,7	16	32	108	72	74	136	74	135	122
2	≥30	суглинок супесь/25	0,005	7,3	16	32	62	21	23	79	23	80	70
3	≥30	суглинок супесь/22	0,15-0,20	-	27	27	64	42	43	84	43	86	75
4	≥30	суглинок супесь/29	0,18	-	16	33	54	25	27	67	27	68	61
5	≥15	суглинок супесь/10-15	0,20	1,5	3	41	60	36	40	84	40	86	72

Определяемые по результатам испытаний коэффициенты агрессивности грунтовых вод К_α₁ и К_α₂ (см. доклад «Гидрохимическая оценка застроенных территорий») могут служить классификационной характеристикой для оценки влияния агрессивности грунтовых вод на структурную и суффозионную устойчивость грунтов, слагающих строительную площадку. В зависимости от опытного значения этих параметрв можно рекомендовать использование тех или иных конструктивно-технологических схем по защите фундамента от солевой формы коррозии, а также предпостроечные мероприятия по предотвращению суффозионно-карстовых процессов в грунтах и повышению надежности эксплуатации.

Проведенными исследованиями установлено, что суффозионные деформации карбонатных пылевато-глинистых грунтов в зависимости от исходной пористости, интенсивности действующей нагрузки и агрессивности фильтрующихся через них грунтовых вод могут составлять от 1…2 до 75 % общей осадки. Следовательно суффозионные деформации этих грунтов на территориях, подтопляемых агрессивными водами, необходимо учитывать при проектировании зданий и сооружений. Указанное обстоятельство имеет особо важное значение для повышения качества строительства в Республике Казахстан, площади которого преимущественно сложены пылевато-глинистыми лессовыми просадочными грунтами? содержащими карбонаты кальция и магния в количестве от 10…15 до 25…30 % твердой фазы грунта.

Исходя из вышеизложенного, классификацию и оценку засоленности грунтов следует давать по литологическим разностям и генетическим типам с учетом совокупности значений ряда показателей. Так, например, для классификации засоленности грунтов необходимо получить в лаборатории данные о минералогическом составе, влажности, пористости, агрессивности грунтовых вод просадочной и суффозионной сжимаемости. Тогда при проектировании инженерных сооружений на карбонатных пылевато-глинистых лёссовых грунтах, вмещающих более 5 % труднорастворимых и 0,5...1,0 % легко- и среднерастворимых солей, исходной пористости свыше 45 %, опытном значении агрессивности и влиянии грунтовых вод k_α₁>0,01, k_α2>0,9 и соответствующем показателе суффозионной сжимаемости ε_sf следует классифицировать эти грунты как засоленные и проектировать на них объекты с учётом возможного изменения их физико-механических свойств при выщелачивании. Классификация (табл. 3) разработана в развитие к известным [3] применительно к карбонатным пылевато-глинистым лёссовым просадочным грунтам Казахстана.

Основным критерием при разделении грунтов на группы 1, 2, 3 и 4 служит количественное содержание в них легко-, средне- и труднорастворимых солей, их относительная просадочная и суффозионная сжимаемость под нагрузкой 0,1...0,3 МПа, коэффициенты агрессивности грунтовых вод и влияния этих вод на изменение свойств грунтов.

Практические предложения по усовершенствованию классификации засоленных грунтов и агрессивности грунтовых вод на строительной площадке включают комплексную качественную и количественную оценку опасности проявления в них суффозионных и деформационных процессов с учетом влияния техногенных факторов (агрессивность грунтовой воды, нагрузка, нормативный срок эксплуатации проектируемого объекта и т.п.) на интенсивность развития просадочных и суффозионных деформаций в грунтах смешанного, и в том числе карбонатного засоления. Следует отметить, что низкая скорость протекания суффозионных процессов в грунтах, сложенных карбонатными пылевато-глинистыми лессовыми просадочными грунтами, не может на весь нормативный срок службы здания, сооружения считаться абсолютным показателем безопасности проявления структурной и суффозионной неустойчивости этих грунтов. Масштабы проявления структурной и суффозионной неустойчивости грунтов в основании должны определяться не только количественным и качественным содержанием в них солей, а, главным образом, водоустойчивостью структурных связей, обусловленных солевой цементацией легко-, средне- или труднорастворимых солей. Только учет размеров и характера протекания просадочных и суффозионных деформаций в этих грунтах может служить основным критерием при оценки опасности проявления засоленных грунтов. В связи с этим далеко не для всех случаев правомерным является категоричное положение регламентируемых строительных документов, базирующееся на определении интенсивности растворения солей в грунтах различного типа и степени засоления, исходя из степени их растворимости в обычной воде. Согласно этому ошибочному мнению грунты, содержащие труднорастворимые соли, до настоящего времени относятся к суффозионно-устойчивым, а потому изыскания, проектирование и строительство на этих грунтах ведется без учета возможности развития суффозионных деформаций [2; 5; 6; 8; 9]. Негативный опыт строительства и эксплуатации зданий и сооружений, основанный на этом предположении, можно проиллюстрировать многочисленными аварийными деформациями зданий и сооружений в г.г. Волгодонске, Запорожье, Балхаше, Жезказгане, Новом Узене и др.

Таким образом, на начальном этапе изысканий совместный учет типа и степени засоления грунтов, агрессивности грунтовых вод, т.е. их растворяющей способности, а в дальнейшем по мере исследования размеров и характер проявления в них суффозионных и совокупных с ними деформационных процессов при воздействии техногенных факторов на нормативный срок эксплуатации проектируемого объекта, даже при недостаточно обоснованных градациях, определяемых при этом расчетных параметров, позволяет с большей объективностью и достоверностью, чем в известных классификациях, оценить опасность их проявления и принять соответствующие меры по обеспечению надежной эксплуатации зданий и сооружений уже на стадии предпроектных изысканий и проектирования.

Таблица 3

Строительная классификация засоленных грунтов

Индекс группы грунта	Содержание соли		Тип грунта	Конечная относительная суффозионная сжимаемость грунта на нормативный срок эксплуатации проектируемого объекта при Р=0,1 МПа	Агрессивность грунтовой воды* по параметру К_₁	Особенности испытания	Возможность использования	Коэффициент влияния, К_₂
	трудно-растворимой	легко- и средне-растворимой
1	5	<0,5	суффозионно-устойчи-вый	< 0,01	отсутствует	испытывать как обычные грунты	пригодны	1
2	10…15	0,5…1	относительно суффо-зионно- устойчи-вый	0,01-0,03	слабая	испытывать как обычные грунты	пригодны	0,9
					средняя, сильная	испытывать по способу [4]	пригодны к использованию с учетом изменения свойств при выщелачивании
3	15…20	1…5	недоста-точно суффо-зионно-устойчи-вый	0,03-0,10	отсутствует	испытывать как обычные грунты	пригодны	0,9…0,5
					слабая, средняя	испытывать по способу 4	пригодны к использованию с учетом изменения свойств при выщелачивании
					сильная	испытывать по способу4, дополнительно проводить натурные штамповые опыты с выщелачиванием грунта активным раствором по РСН РК 55-90	пригодны к использованию без противосуффозионных* мероприятий для сооружений 3 и 4 класса. Пригодны к использованию с проведением противосуффозионных мероприятий для сооружений 1 и 2 класса
4	>30	>5	суффозионно-неустойчивый	>0,10	отсутствует	испытывать по способу 4	пригодны к использованию с учетом изменения свойств при выщелачивании	0,5…0,1
					слабая	Испытывать по способу 4	пригодны к использованию без противосуффозионных* мероприятий для сооружений 3 и 4 класса. Пригодны к использованию с проведением противосуффозионных мероприятий для 1 и 2 класса
					средняя, сильная	испытывать по по способу 4, дополнительно проводить натурные штамповые опыты с выщелачиванием грунта активным раствором по РСН РК 55-90	пригодны только после проведения противосуффозионных мероприятий

жүктеу 4,74 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 ... 27 28 29 30 31 32 33 34 ... 42