Расчетные давления на просадочные грунты

Эксперименты, опыт проектирования и строительства показывают, что расчетные давления на просадочные грунты зависят от многих факторов, основными из которых являются: состояние грунтов по степени влажности и плотности; их прочностные характеристики; мероприятия по устранению просадочности грунтов и обеспечению прочности возводимых зданий и сооружений; конструкции и размеры фундаментов и др.

В зависимости от состояния просадочных грунтов по влажности и возможности их замачивания при назначении расчетных давлений на просадочные грунты необходимо рассматривать два наиболее характерных случая.

1-й случай, когда замачивание просадочных грунтов в основании фундаментов исключается и повышение влажности возможно лишь при его низком естественном значении за счет нарушения природных условий при застройке территории, до установившейся влажности» Поэтому для 1-го случая за расчетное состояние при низкой влажности следует принимать установившуюся влажность, а при высокой — природную. Расчетные давления на просадочные лессовые грунты для этого случая рекомендуется определять по СНиП 11-15-74  с использованием прочностных характеристик при указанной выше влажности.

Во 2-м случае, когда возможно замачивание просадочных грунтов от различных источников, расчетным состоянием будет являться полное водонасыщёние грунта.

Фазы напряженного состояния просадочных грунтовВ соответствии с рассмотренными выше фазами деформации водонасыщенного просадочного грунта под нагрузкой можно выделить два состояния, которые должны быть приняты, за исходные для определения расчетного давления на просадочные грунты (см. рис. 43):
I — точка R1, представляет собой расчетное давление на просадочный лессовый грунт из условия исключения его просадки,
которое при этом состоянии принимается равным величине начального просадочного давления;
II — точка R2, представляет собой расчетное давление, при котором допускается просадка грунта на полную его потенциальную величину, но обеспечивается прочность уплотненного в результате просадки грунта.

Расчетные давления R1 и R2, определяемые соответственно по I и II состояниям, зависят, в основном, от объемной массы скелета и относительной просадочности грунта. С увеличением объемной массы скелета грунта в естественном сложении они возрастают, а при увеличении относительной просадочности уменьшаются.
Анализ полученных результатов указывает также на весьма существенную разницу между величинами расчетных давлений R1 и R2, получаемых по I и II состояниям. Вызывается это тем, что после проявления просадки формируется новая структура грунта со значительно более высокой плотностью и, следовательно, прочностью.

При назначении расчетных давлений на просадочные грунты учитывают применяемые методы обеспечения прочности зданий и сооружений. В случаях устранения просадки грунтов в пределах деформируемой зоны от фундаментов путем снижения давления на грунт (уширение фундаментов) расчетное давление определяется по первому состоянию R1 и принимается равным величине начального давления. Возможно также определение расчетных давлений R1 по прочностным характеристикам, полученным по методике быстрого сдвига в водонасыщенном состоянии в условиях незавершенной консолидации, т. е. в фазе просадки грунта.

При обеспечении прочности, устойчивости и нормальной эксплуатации зданий и сооружений путем применения комплекса водозащитных и конструктивных мероприятий, а также при проектировании зданий по деформациям расчетные давления определяют по II состоянию. Для этого состояния при определении расчетного давления используют прочностные характеристики просадочных грунтов, полученные в водонасыщенном состоянии в условиях завершенной консолидации.

Величины расчетных давлений для II состояния оказываются равными 0,3—0,5 МПа. Это свидетельствует о том, что уплотнение лессового грунта в результате просадки приводит не только к повышению его плотности, но и к формированию новой, устойчивой структуры, способной воспринимать значительную нагрузку. Из опыта строительства известно много примеров возведения зданий и сооружений на лессовых просадочных грунтах естественной структуры с давлением на грунт 0,24—0,4 МПа, в которых имело место замачивание и просадка грунта без потери устойчивости основания.

При постепенном возрастании нагрузки от фундамента на уплотненные и закрепленные просадочные грунты при их естественной влажности и в водонасыщенном состоянии деформация их так же, как и обычных грунтов сопровождается последовав тельным наступлением фаз нормального уплотнения, сдвига и прогрессирующего течения. В связи с этим принципы подхода к назначению расчетных давлений на уплотненные и закрепленные грунты будут аналогичными применяемым к обычным грунтам в соответствии с их прочностными характеристиками. Так как уплотнение и закрепление грунтов обычно производится с целью устранения их просадочных свойств и, следовательно, в тех случаях, когда возможно замачивание грунтов, расчетные давления на уплотненные и закрепленные грунты, как правило, определяются с использованием прочностных характеристик, полученных в водонасыщенном состоянии.

Полное или частичное устранение просадочных свойств лессовых грунтов в пределах деформируемой зоны приводит к тому, что полученное основание становится неоднородным, особенно в водонасыщенном состоянии, и чаще всего может рассматриваться как двухслойное, состоящее из уплотненного или закрепленного слоя и подстилающего его просадочного грунта природного сложения. В связи с этим обязательным условием расчета такого основания является проверка подстилающего слоя.

Для назначения предварительных размеров фундаментов зданий и сооружений на просадочных грунтах допускается использовать величины условных расчетных давлений.

Значениями условных расчетных давлений  допускается пользоваться также для назначения окончательных размеров фундаментов при проектировании перечисленных ниже зданий, если в них отсутствует мокрый технологический процесс:
производственные, складские, сельскохозяйственные и т. п. одноэтажные здания с несущими конструкциями, малочувствительными к неравномерным осадкам, с нагрузкой на столбчатые фундаменты порядка до 400 кН или ленточные до 80 кН/м;
жилые и общественные бескаркасные здания высотой не более  трех этажей с нагрузкой на ленточные фундаменты до 100 кН/м.

В этих случаях величины расчетных давлений на просадочные. грунты оснований R определяются с учетом их корректировки на глубину заложения и ширину фундаментов.