ОЦЕНКА ПУЧИНИСТОСТИ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ Г.АСТАНЫ
ШАХМОВ Ж.А.
ЕНУ им. Л.Н.Гумилева
В соответствии с решением Технического комитета по мѐрзлым грунтам Международного общества по механике грунтов и фундаментостроению (ISSMFE) существуют три уровня оценки степени пучинистости грунтов[1].
I уровень - грубая оценка по гранулометрическому составу, позволяющая выделить лишь заведомо непучинистые грунты. Потенциально пучинистые грунты требуют проведения более детального анализа.
II уровень - оценка средней точности по нескольким показателям:
гранулометрическому составу, показателям пластичности, высоте капиллярного подъѐма и т.п. Грунты классифицируются по степени пучинистости. Используемые здесь эмпирические зависимости должны уточняться местных фунтов.
III уровень - точная оценка по результатам промораживания образцов в специальных приборах или по данным стационарных наблюдений в полевых условиях.
Первый уровень оценки
СНиП 2.02.01-83 [2] к непучинистым относит крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, пески гравелистые крупные и средней крупности, не содержащие пылевато-глинистых фракций, т.е. грунты, у которых кривая гранулометрического состава целиком лежит в заштрихованной зоне рис.1.
Пучинистые свойства крупнообломачных грунтов и песков, содержащих пылевато-глинистые фракции, оцениваются по показателю дисперсности [3]
2 , e d D k
где k- коэффициент, k=1.85*10-2 мм2; d- средний размер частиц, мм;
е- коэффициент пористости.
Средний размер частиц
d= (0.01p1/d1+ 0.01p2/d2+ 0.01p3/d3)-1,
где p1, p2, p3 – массовые доли отдельных фракций грунта, %;
Рис.1 Оценка степени пучинистости грунтов по гранулометрическому составу в соответствии с нормативными документами различных стран: а- России, б- Канады, в- Великобритании ( выделены зоны грунтов: 1-
пучинистых, 2- непучинистых, 3- слабопучинистых) d1, d2, d3 – средние размеры частиц тех же фракции.
В расчетах как правило принимают:
p1- массовая доля частиц размером более 0,1 мм, d1=0.1*1.4=0.14 мм;
p2- массовая доля частиц размером 0,15…0,1 мм, d2= 0,05*1,4=0,07 мм;
p3- массовая доля частиц размером менее 0,05 мм, d3= 0.05/1.4= 0.035 мм
Крупнообломочные грунты и пески относят к непучинистым при D<1, к пучинистым при D≥1.
Согласно нормативным документам корпуса инженеров США крупнообломачные грунты и пески являются непучинистыми, если содержат соответственно менее 1,5 и 3 % частиц размером до 0,02 мм.
По мнению В.И. Пускова [4] , непучинистыми следует следует считать крупнообломочные грунты, содержащие не более 20% частиц размером d менее 0,1 мм и пески, содержащие не более 5 % частиц размером d менее 0,05 мм.
Канадские и английские специалисты к непучинистым относят грунты, у которых кривая гранулометрического состава попадает в заштрихованную зону на рис.3.13,б,в [5,6].
Более сложная методика предложена финскими и норвежскими специалистами [1, 7]. Грунты, кривая зернового состава которых полностью лежит в зонах 2, 3 или 4, показанных на рис.3.14, а, считаются
непучинистыми. График, расположенный в зоне 1 или пересекающий левые границы зон 2, 3 или 4, свидетельствует о возможности морозного пучения.
Рис.2. Оценка степени пучинистости грунтов по гранулометрическому составу в соответсвии с нормативными документам, действующими: а- в Финляндии [62,64](1-зона пучинистых грунтов, 2,3,4 –зоны непучинистости грунтов); б – в Норвегии [66] (пояснение в тексте)
В данной статье рассмотрим гранулометрический состав грунтов взятой из строительной площадки г.Астаны, который был определен в лабораторных условиях. Данные лабораторных исследовании представлены на рис.3.
Рис.3 Гранулометрический состав суглинистых грунтов Астаны.
Классификация грунтов по степени пучинистости в зависимости от содержания различных фракции ( по табл. 1) используется в норвежских нормативных документах на проектирование автомобильных дорог[8]. По этой классификации получается что грунт Астаны относится к среднепучинистым.
Оценивая грунты Астаны по Рис.1 где представлены степень пучинистости по гранулометрическому составу по нормативным документам таких стран как Россия, Канада, Великобритания грунты Астаны относятся по всем нормативам данных стран к пучинистым грунтам.
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 100,0
0,001 0,01
0,1 1
10
Содержание в(%)
Размеры частиц (mm)
Астана
А если оценивая грунты Астаны по гранулометрическому составу с нормативными документами Финляндии и Норвегии то они относятся к пучинистым грунтам, в частности по Норвежким нормативам грунты Астаны считаются сильнопучинистыми.
Таблица.1 Грунт по степени пучинистости
Массовая доля, % частиц размером d, мм, менее
0,002 0,02 0,2
непучинистый - <3 -
слабопучинистый - 3-12 -
среднепучинистый - >12 <50
>40 - -
сильнопучинистый <40 >12 >50
Данные, содержащиеся в табл. 3, можно представить графически.
Грунты, кривая гранулометрического состава которых лежит ниже или правее точки 1, считаются непучинистыми, между точками 1 и 2 – слабопучинистыми, между точками 2и 3 или выше точки 4 – среднепучинистыми. График, построенный для сильнопучинистых грунтов между точками 2 и 4 и точками 3 и 4.
Список литературы
1. Frost in geotechnical engineering: Int. Symp. V.1,2/ Edited by H.Rathmayer.- Espoo: VTT,1989.
2. СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений / Госстрой СССР.-М.:
Стройиздат, 1985.-48с.
3. А.Л. Невзоров Фундаменты на сезоннопромерзающих грунтах.
4. Пусков В.И. Характеристика пучинистых свойств промерзаюших грунтов при инженерно-геологических изысканиях для целей строительства // Инж.- геол. Условия, основания и фундаменты транспортных сооруженийв Сибири:
Межвуз. Сб. науч. Тр. – Новосибирск: НИИЖТ, 1991. – С.21-28.
5. Костэ Ж., Санглера Г. Механика грунтов: Практ. Курс.- М.: Стройиздат, 1981.-455с.
6. Eranti E., Lee G.C. Cold region structural engineering.- New York: McGraw – Hill Book Co., 1986. -529 p.
7. Frost i jord. –№17. – Oslo, 1976. – 400p.
8. Geoteknikk I vegbygging, N 016’92,2. Utgave, Oslo: Trykk-1992.-418 p.
