Инженерно-геологические условия строительства в Сибири.

Содержание
Введение
Лессовые просадочные грунты, как условие для строительства
Заключение
Список использованных источников

Инженерно-геологические условия строительства в Сибири.

Гранулометрический состав лессовых пород юга Западной Сибири характеризуется неоднородностью по вертикали и по площади, наличием линз и прослоек песка.
В пределах Верхнего Приобья широко распространены слои погребенных почв мощностью до 2 м, которые можно рассматривать как специфический горизонт грунтов, обладающих сравнительно надежными строительными свойствами.
В последние годы возникли новые проблемы по эксплуатации построенных зданий на лессовых просадочных грунтах. Наиболее значительная из них – подтопление городских территорий. Для зданий и сооружений на лессовых просадочных грунтах это имеет особое значение. Процесс подтопления вызывает резкое снижение прочностных и деформационных характеристик, при этом возникает дополнительная просадка, разрушение канализационных колодцев, деформации дорожных покрытий и т. д. К сожалению, аварийные состояния зданий и сооружений на лессовых грунтах возникают не только за счет подтопления территорий. Существующие методы устройства оснований и фундаментов страдают определенными недостатками. Уплотнение грунтов тяжелыми трамбовками является сезонным видом работ. Выполненное осенне-зимнее уплотнение лессовых пород зачастую отличается невысоким качеством и приводит к появлению недопустимых деформаций, из-за отсутствия резерва в городской черте, часто оказывается невозможным и диктует необходимость принятия других решений.
С 1991 г. в рамках первого направления проводятся исследования по разработке методики создания уплотненного лессового основания. Уплотненное основание создается механическим трамбованием с использованием трамбовок различной массы5.
Лессовые породы являются покровными отложениями Верхнего Приобья. Эти породы залегают на глубину до 8-12 м. Для них характерна слабоустойчивая к замачиванию микроструктура, в водонасыщенном состоянии деформируемость этих пород возрастает в 2-5 раз, а у подстилающих пород – в 2-3 раза.
В геологическом отношении площадки, расположенные в непосредственной близости друг от друга, сложены лессовыми суглинками твердыми I типа по просадочности с толщей 6-8 м, с наиболее характерными свойствами грунтов юга Западной Сибири, глубже по разрезу – крупнозернистые и средней крупности пески. Грунтовые воды в пределах выработок (скв. до 20 м) не обнаружены.
Уплотнение грунтов тяжелыми трамбовками позволяет создать прочное, устойчивое к водонасыщению, грунтовое основание. Это дает возможность предложить замену свайных фундаментов на фундаменты мелкого заложения на уплотненном лессовом основании. Экономическое сравнение вариантов в рамках одного сооружения на уровне расхода материалов несомненно в пользу варианта фундаментов мелкого заложения.
В настоящее время проводятся исследования изменения микроструктуры лессовых пород (на примере лессовых грунтов Приобского плато) под влиянием различных механических воздействий.
Деформируемость грунта в процессе передачи компрессионной нагрузки обуславливается как сближением структурных элементов между собой, так и их разрушением.
Микроструктура грунта, уплотненного тяжелой трамбовкой повышенного веса, резко меняется. До глубины 3 м микроструктура грунта приобретает признаки скелетно-матричной структуры, характеризующейся более высокой плотностью по сравнению с природной скелетной структурой. Исчезает крупная пористость, а преобладающие мелкие внутриагрегатные поры приобретают щелевидную форму с шириной раскрытия 0,5 –мкм. Наблюдается ориентация структурных элементов в плоскости, перпендикулярной направлению действия ударной нагрузки.
Можно обнаружить совершенно новое явление – дробление глобул, агрегатов и их расплющивание. Увеличивается количество мелких элементов, как результат разрушения первичного материала. С увеличением глубины (более 3 м) микроструктура грунта вновь приобретает признаки природной скелетной со значительным уменьшением плотности. По сравнению с природной структурой видно, что глубже 3 м каких-либо значительных ее изменений не происходит6.
Уплотнение лессового грунта тяжелыми трамбовками приводит к коренному изменению его микроструктуры. Под влиянием динамического уплотнения идет интенсивное разрушение глобул и агрегатов, их расплющивание, перемещение и сближение основных элементов лессового грунта – песчано-пылеватых частиц и глинистого материала. Формируется новая скелетно-матричная структура, отличающаяся от природной степенью уплотнения, минимальной и относи тельной однородной пористостью, более плотной упаковкой элементарных частиц. Изменения в микроструктуре с глубиной становятся менее заметны и внизу уплотненного слоя структура грунта имеет незначительные отличия от природной.
Микроструктурные исследования свидетельствуют о том, что при трамбовании тяжелыми трамбовками в лессовом грунте развиваются 2 процесса: разрушение сложившихся структурных связей и формирование новых. В результате происходит устранение просадочных свойств лессового оснвания и увеличение его прочностных и деформационных характеристик. Это позволяет рассматривать устройство фундаментов зданий и сооружений на лессовом уплотненном основании как вариант замены дорогостоящих, например свайных, фундаментов.
Учет деформационной анизотропии лессовых грунтов в расчетах основания является одним из важных вопросов, т. к. ее степень и характер в лессовых грунтах проявляется особенно отчетливо. Поставленную задачу можно сформулировать как задачу о совершенствовании методов расчета лессовых грунтовых оснований по предельным состояниям и прогнозировании осадок и просадок жестких фундаментов с учетом анизотропных свойств лессовых грунтов.
Изучение опасных геологических процессов и явлений на территории Западной Сибири.
Второе направление обусловлено необходимостью исследований опасных природно-техногенных геологических процессов и явлений, активно развивающихся в последние годы и заметно влияющих как на условия нового строительства, так и на эксплуатацию построенных зданий и сооружений.
В регионе доминируют два парагенетических ряда опасных природно-техногенных геологических процессов и явлений7:
1 -интенсивные и, порой, катастро-фические проявления боковой эрозии и оползневые явления в береговых уступах и прилегающих участках террасовых и водораздельных склонов. Здесь преобладают точечные и локальные линейные трансформации геологической среды с потерей устойчивости пород в зоне влияния эродируемых береговых уступов, образованием систем трещин оползневого отпора и смещением пород в контурах оползневых цирков;
2 – просадочные деформации и оползневые нарушения в лессовом покрове в результате подъема уровня подземных вод и подтопления просадочных пород, как оснований сооружений. В границах этого парагенетического ряда преимущественно развиты крупноплощадные региональные изменения. За счет высокой влагоемкости и низкой водоотдачи лессовых пород произошел подъем уровня грунтовых вод, подтопление грунтов, как оснований сооружений, потеря их устойчивости и в итоге просадочные и оползневые деформации.
Под влиянием развитой инфраструктуры региона в условиях интенсивного техногенеза происходят значительные изменения геологической среды, в т.ч. и природных условий. Всякие изменения активизируют природные негативные геологические процессы и явления. Воздействия разнообразных и многочисленных факторов техногенеза вызывают активизацию геоло- гических процессов и явленийи форми-рование природно-техногенных ОГП. Последние часто наносят огромный ущерб городскому хозяйству.
Усиление и реконструкция оснований и фундаментов зданий и сооружений.
В последние годы в Алтайском крае обострилась проблема по эксплуатации и реконструкции зданий и сооружений, особенно построенных на лессовых просадочных грунтах. Это обусловлено проявлением опасных природно-техногенных геологических процессов и явлений (подтопление территорий, оползневые явления, просадочные деформации, вызванные подъемом уровня подземных вод на застроенных территориях и т. д.), а также нарушением строительных норм и правил при эксплуатации зданий и сооружений (перепрофилирование, надстройка дополнительных этажей, пристройки к существующим зданиям и сооружениям, аварийное замачивание и т. д.)8.
Все это предопределило развитие одного из важных направлений работы, связанного с инженерно-техническим обследованием, принятием инженерных решений для предотвращения аварийных состояний зданий и сооружений региона.