Фазы напряженного состояния просадочных грунтов
При деформации обычных непросадочных грунтов под нагрузкой различают три фазы напряженного состояния: нормального уплотнения, сдвига и прогрессирующего течения. Нередко эти три фазы механически переносят и на просадочные грунты, причем просадка отождествляется с фазами сдвигов и прогрессирующего течения. Однако специальные исследования в различных грунтовых условиях показали, что в общем случае деформация просадочного лессового грунта в водонасыщенном состоянии от нагрузки фундамента характеризуется следующими пятью фазами: I — нормального уплотнения; II — просадки; III — последующего (послепросадочного) уплотнения и IV—V — фазы сдвигов и прогрессирующего течения. Переход от одной фазы к другой, как видно из рис. 43, происходит постепенно, о чем свидетельствуют криволинейные участки.
Рис. 43. Фазы напряженного состояния просадочных грунтов
I фаза — характеризуется уплотнением просадочного грунта, происходящим в результате уменьшения объема пор. Структура грунта при этом не разрушается. Величина модуля деформации в пределах этого участка почти не отличается от модуля деформации обычных непросадочных грунтов для данного состояния по влажности и степени плотности. Деформация грунта в этой фазе близка к деформации обычных грунтов и сопровождается вертикальными и, частично, горизонтальными перемещениями грунта.
II фаза — характеризуется резким увеличением осадки при сравнительно небольшом диапазоне повышения давления, которая сопровождается нарушением структуры грунта и более плотной его укладкой. Значение модуля деформации грунта в фазе просадки резко падает и, по сравнению с модулем деформации в пределах I фазы, уменьшается в 2—10 раз. Уплотнение грунта во II фазе происходит как за счет вертикальных; так и частично горизонтальных деформаций. Точка перехода фазы нормального уплотнения к фазе просадки, получившая для обычных грунтов название «предела пропорциональности», для просадочных принимается за начальное просадочное давление.
III фаза характеризуется резким уменьшением степени нарастания деформаций. По существу, уплотнение в этой фазе связано с формированием новой послепросадочной структуры. По скорости и характеру протекания осадок III фаза практически аналогична I фазе. Модуль деформации грунта в этой фазе достаточно близок к модулю деформации в I фазе.
IV и V фазы деформаций грунта, как и для непросадочных грунтов — фазы сдвига и прогрессирующего течения. Характер перемещений отдельных слоев грунта в этой фазе меняется. Под фундаментом формируется уплотненное ядро, о чем свидетельствует отсутствие сжатия грунта в зоне, прилегающей непосредственно к его подошве. Перемещения грунта в IV и V фазах происходят, в основном, в нижних слоях за счет увеличения глубины деформируемой зоны. В верхних слоях, по-видимому, образуются непрерывные поверхности скольжения, что обусловливает интенсивные вертикальные и горизонтальные перемещения, в результате чего при дальнейшем увеличении нагрузки массив грунта должен потерять устойчивость.
Описанные особенности деформирования и фазы напряженного состояния просадочных грунтов явились основой для разработки предложений по определению расчетных давлений на просадочные грунты.