Начальное просадочное давление

Начальное просадочное давление представляет собой минимальное давление от фундамента или собственного веса грунта, при котором начинает проявляться при полном водонасыщении просадка грунта. По своей сущности это давление, нарушающее природную структурную прочность грунта в водонасыщенном состоянии, в результате чего фаза нормального уплотнения переходит в фазу просадки, сопровождающуюся перестройкой структуры грунта и интенсивным уплотнением.

Из определения начального просадочного давления следует, что величина его должна приниматься при значении относительной просадочности, близком к нулю. Однако исследования показали, что за величину начального просадочного давления по результатам компрессионных испытаний целесообразно принимать давление, при котором относительная просадочность равна  той же величине, ниже которой грунты считаются непросадочными. Испытания грунтов в лабораторных условиях для определения начального просадочного давления выполняют методами двух кривых, комбинированным или упрощенным.

Величина начального просадочного давления в полевых условиях для случаев, когда напряженное состояние грунта зависит в основном от нагрузки фундаментов, определяется но комбинированному или упрощенному методам. Суть первого метода состоит в том, что на каждом- участке испытания проводят двумя штампами стандартных размеров, установленными на расстоянии 3—4 м один от другого. В первом пункте штамп устанавливают на просадочный грунт естественной влажности, отдельными ступенями загружают до заданного давления на грунт (обычно 0,2—0,3 МПа), после чего грунт в основании штампа замачивают до стабилизации просадки. Во втором пункте грунт предварительно водонасыщается на глубину 0,8—1 м и в дальнейшем штамп нагружают ступенями по 0,025—0,05 МПа до заданной нагрузки с непрерывным замачиванием грунта.

Исследования, выполненные в различных районах России, показали, что на конечной ступени загрузки суммарные осадки и просадки по методам одной и двух кривых практически совпадают. Расхождение между ними обычно не превышает 5—10%.

По упрощенному методу испытание просадочного грунта при естественной влажности и в водонасыщенном состоянии проводят в одном пункте. Вначале штамп нагружают отдельными ступенями по 0,025—0,05 МПа при естественной влажности грунта до давления, близкого к начальному просадочному. Затем при этом давлении лессовый грунт замачивают до полного водонасыщения на глубину не менее 0,8—1 м; после этого продолжается загрузка штампа при непрерывном замачивании до заданной нагрузки.

По результатам испытаний грунтов штампами величина начального просадочного давления определяется по графику зависимости осадки от нагрузки для водонасыщенного состояния и принимается численно равной условному пределу пропорциональности, характеризующему переход фазы нормального уплотнения водонасыщенного грунта в фазу просадки.

Приведенные методики испытаний просадочных лессовых грунтов при минимальном количестве опытов позволяют определить практически все их деформативные характеристики, а именно: модули деформации при естественной влажности и в водонасыщенном состоянии; величину начального давления; возможную величину просадки штампа при любом давлении по его подошве; степень изменчивости сжимаемости основания при его водонасыщении, а также сопоставить просадки штампа на конечной ступени нагрузки, получаемые по методам одной и двух кривых.

Сопоставление величин начального просадочного давления, определенных по рекомендованным выше методикам, показало, что полевые испытания обычно дают на 10—40% большие значения по сравнению с лабораторными.

Выполненные исследования показали, что для различных районов СССР величина начального просадочного давления лессовых грунтов изменяется от 0,02 до 0,3 МПа. Обычно же для лессовых грунтов УССР, РСФСР и др. районов она равняется 0,08—0,12 МПа, а просадка грунта от собственного веса начинается с глубины 5—7 м. В некоторых районах, сложенных лессовидными суглинками повышенной структурной прочности в водонасыщенном состоянии и по своим физико-механическим характеристикам приближающимися к глинам, величина начального давления повышается до 0,15—0,3 МПа, а просадка от собственного веса начинается с глубины 8—15 м.

Наряду с этим для отдельных предгорных районов Средней Азии, Северного Кавказа и др. величина начального просадочного давления лессовых грунтов часто снижается до 0,02— 0,06 МПа, т. е. просадка от собственного веса происходит с глубины 1,0—3,5 м. В этих районах распространены лессы и легкие лессовидные суглинки, по своим физико-механическим характеристикам приближающиеся к супесям, имеющие естественную влажность 0,03—0,08, объемную массу скелета 1,18—1,3 т/м³ и низкую структурную прочность.

Начальное просадочное давление, как показали результаты выполненных лабораторных и полевых исследований, зависит в основном от степени плотности и влажности грунта. С увеличением объемной массы скелета и степени влажности грунта начальное просадочное давление возрастает, и эта зависимость по данным испытаний просадочных грунтов штампами площадью 0,5 м² имеет практически прямолинейный характер.

Начальное, просадочное  давление широко используется в практике проектирования и строительства для: назначения расчетного давления на просадочный грунт, при котором просадка его будет отсутствовать; определения величины деформируемой зоны, т. е. зоны, в пределах которой происходит просадка грунта от нагрузки фундаментов; назначения необходимой глубины уплотнения просадочных грунтов или толщины грунтовой подушки, полностью устраняющих просадку от нагрузки фундаментов; определения глубины, начиная с которой происходит просадка грунта от собственного веса на площадках со II типом грунтовых условий; расчета возможных величин просадок фундаментов и грунтов от их собственного веса и во многих других случаях.