Причины возникновения неравномерных осадок
На возникновение неравномерных осадок оказывает влияние ряд причин. Суммарную осадку любого здания или сооружения можно представить в виде суммы из пяти слагаемых:
,
где
- осадка, происходящая в результате
уплотнения грунтов вследствие уменьшения
пористости грунта;
- осадка, образующаяся вследствие
разуплотнения верхних слоев грунта
вследствие его разработки;
- осадка выпирания, происходящая в
результате выдавливания грунта из-под
подошвы фундамента;
-
осадка расструктуривания, возникающая
вследствие увеличения сжимаемости при
нарушении природной структуры грунтов
во время производства работ;
- осадка, возникающая в период эксплуатации
зданий и сооружений в результате
просадки, набухания или увеличения
нагрузки на основание.
Неравномерные осадки уплотнения
Неравномерные осадки уплотнения, как правило, бывают обусловлены двумя причинами:
неоднородностью грунтовых условий;
неоднородностью напряженного состояния в основании.
Грунтовые условия считаются однородными, если основание состоит из однородных пластов грунта с согласным залеганием (пласты параллельны, постоянной толщины).
Неоднородность грунтовых условий определяется следующими факторами:
наличием выклинивающихся слоев;
линзообразным залеганием отдельных слоев грунта;
различной толщиной пластов;
неодинаковой плотностью сложения грунтов;
неодинаковой уплотняемостью грунтов во времени;
Рис. 7.51. Причины образования неравномерных осадок уплотнения
а - выклинивающийся слой; б - линзы; в - разная толщина слоя; г - разная загрузка фундаментов
Неоднородность напряженного состояния грунтов в основании образуется в силу следующих причин:
неравномерной загрузкой фундаментов, в связи с чем более нагруженный фундамент приходится делать с большими размерами подошвы, что приводит к различному напряженному состоянию в основании и различной осадке фундаментов;
влиянием загрузки соседних фундаментов;
Неравномерные осадки разуплотнения
Разуплотнение грунта происходит при открытии котлована, когда вследствие уменьшения нагрузки на грунт дно котлована поднимается. При этом большее разуплотнение происходит в центре котлована, чем по краям. Осадки, связанные с разуплотнением, могут оказаться существенными лишь для котлованов глубиной более 5 м. При меньшей глубине котлована, как показывает практика, они незначительны.
Осадки выпирания
При неравномерном давлении по подошве фундамента даже при небольшой нагрузке под его краями образуются зоны пластических деформаций. В результате развития этих зон под подошвой фундамента происходит осадка выпирания (хотя выпирания грунта еще не происходит). При дальнейшем росте нагрузки зоны пластических деформаций увеличиваются, и возникает опасность выпирания грунта из-под подошвы.
Осадки расструктуривания
При планировке территории, отрывке котлована и проведении других мероприятий, предшествующих возведению фундамента, грунты оснований подвергаются воздействию различных факторов, которые могут вызвать нарушение природной структуры грунтов. Нарушение структуры обычно происходит в результате следующих причин:
метеорологические воздействия (морозное пучение грунтов, набухание при увлажнении атмосферными осадками, подсушивание грунтов и т.п.);
динамические воздействия механизмов (при использовании ударных механизмов: клин-бабы, трамбовки и др.);
неблагоприятное влияние подземных вод (гидродинамическое давление, механическая и химическая суффозия, фильтрационный выпор и т.п.);
ошибки строителей (наиболее типичные: перебор грунта при разработке котлована и его неправильная обратная укладка, отрывка котлована без его немедленного использования для возведения фундамента, разработка глубоких котлованов около уже построенных зданий, проникновение в котлованы производственных или хозяйственных вод).
Неравномерную осадку, образующуюся в результате расструктуривания грунтов очень трудно прогнозировать с помощью расчетных методов. Поэтому при возведении фундаментов должна быть максимально сохранена структура грунтов основания.
Неравномерные осадки, образующиеся в период эксплуатации сооружений
Их можно разделить на пять типов:
уплотнение грунтов оснований после начала эксплуатационного периода (в результате консолидации и ползучести грунтов);
изменение уровня подземных вод;
ослабление оснований подземными выработками (строительство метро, канализации и т.п.);
динамические воздействия на грунты основания (вибрация от промышленного оборудования внутри здания, движение транспорта, забивка шпунта и т.п.);
активность геологических процессов (оползни, землетрясения).