Каталог Минералов
 

Хитрые грунты


Грунтоведение / Хитрые грунты
обсудить на форуме

Построили новый поселок. Его украсили красивые, как говорят «с иголочки», пятиэтажные жилые дома. Летом счастливые новоселы въехали в свои просторные квартиры. Бурно и весело отметили это событие.

Сентябрь выдался дождливым. Целыми днями шел мелкий дождик. У домов образовались глубокие лужи. В октябре в ряде пятиэтажных зданий появились сначала тонкие, еле заметные трещины. Но время шло, и трещины все росли и росли, становились все более заметными и крупными. Через некоторые из них стал проходить свежий, наружный воздух, затем начали перекашиваться оконные проемы. Вполне естественно, что жители этих домов заволновались.

Это явление стала изучать специальная комиссия строителей. Ее вывод гласил: вследствие сжатия грунтов под весом зданий возникла их неравномерная осадка, что и явилось причиной растрескивания стен. Был предъявлен иск проектировщикам, которые якобы Допустили ошибку и неправильно рассчитали осадку зданий.

Нужно сказать, что подобные расчеты легко проверить. И вот приглашенные эксперты рассмотрели проекты домов и сделали вывод: осадка рассчитана правильно, постройки возведены по всем правилам строительного искусства. А трещины? Эксперты пожали плечами и уехали.

Но и в октябре эта непонятная осадка зданий продолжалась. Жители стали замечать, что трещины с каждым днем все более расширяются.

Тогда специалисты по грунтам стали внимательно исследовать загадочное явление. Проведенные геодезические наблюдения, к удивлению всех, показали, что здания не садятся, а, наоборот, поднимаются!

Это озадачило строителей, но специалистам по грунтам сразу «открыло глаза» и позволило обнаружить причину странных деформаций.

Когда исследовали минералогический состав глин, сразу установили, что в их составе содержится значительное количество минерала монтмориллонита. Он и явился «возмутителем спокойствия». Как уже говорилось в предыдущих главах, этот глинистый минерал обладает удивительной способностью к набуханию.

В основаниях построенных зданий залегала многометровая толща таких глин. Влажность их была небольшая, от летней засушливой погоды эти глины в котлованах подсохли и растрескались. Затем на них были возведены постройки. Осенние дожди привели к тому, что в глины по «пазухам» вдоль наружных стен стала поступать вода. И вот результат. Там, где влажность глин повысилась, они начали набухать. На отдельных участках здания приподнялись на 8—10 см, вызвав нарушение конструкций и появление трещин.

Интересно было, что при набухании этих глин замеренное давление составило 0,5—0,6 МПа. В то же время давление на грунты от веса зданий составляло только 0,2 МПа. Таким образом, давление набухания грунтов оказалось в 2,5—3 раза больше, чем давление от веса домов. Отсюда  и последовали описанные события.

Такие явления распространены в ряде южных районов нашей страны. Например, в Азербайджане нередки участки поверхности земли, сложенные толщами набухающих глин. Поэтому в этих местах могут возникать деформации зданий, связанные с увлажнением их оснований.

Подобные же явления были зарегистрированы в ряде других стран (в США, на Кубе, в Бирме и т. д.).

Мы уже знаем, что набухание связано с особенностями кристаллической решетки некоторых глинистых минералов.

А если такие влажные, набухшие глины начнут высыхать? В этом случае  возникает  противоположный  процесс — кристаллические   решетки  глинистых   минералов начинают сжиматься,  уменьшая свой объем. Возникает интересное явление — усадка грунта.

При этом процессе в ходе подсыхания глины проявляются силы сжимающие грунт. Возникают большие давления: до 5 и даже 10 МПа. Причина их появления связана с возрастающими в ходе высушивания капиллярным давлением и межмолекулярными силами.

Внешне явление усадки состоит в уменьшении объема грунта, его растрескивании и возрастании плотности. Поверхность глинистых грунтов в стенках каналов и насыпей благодаря усадке начинает, шелушиться, что приводит к постепенному разрушению откосов этих сооружений. В засушливых районах образуются узкие и широкие трещины усадки, проникающие в массивы глин до глубины 2—5 м. Уменьшение объема при этом процессе может достигать 30—40%. На поверхности таких глин возникает сложный рисунок трещин, разбивающих грунт на своеобразные многоугольники.

Ученые в течение многих лет исследовали явление набухания. Было выяснено, что оно не возникает при небольшом количестве глинистых частиц (размером менее 0,002 мм). Поэтому супеси, содержащие их менее 10 %, почти не набухают. А чем больше в глинистом грунте этих частиц, тем больше набухание. Обнаружилась также зависимость набухания от химических особенностей грунтов, естественной влажности и некоторых других факторов.

Интересно, что если определить сумму объемов воды и грунта, вступающих во взаимодействие, то она окажется больше, чем объем набухшей глины. Поэтому нельзя прогнозировать величину набухания по объему поглощенной грунтом воды.

Главная роль в набухании принадлежит глинистым минералам. Так, глины, состоящие из каолинита, набухают значительно слабее, чем монтмориллонитовые. Минералоги обнаружили, что расстояние между кристаллическими пакетами монтмориллонита при увеличении влажности с б до 30 % возрастает в два раза. Это является основной причиной того, что глины с данным минералом так сильно набухают.

Не менее интересен вопрос о продолжительности процесса набухания. В лаборатории было установлено, что для разных грунтов оно колеблется от нескольких до 120 ч и более. Нужно учесть, что речь идет о набухании образцов глин, врезанных в кольцо высотой 2 см.

Большое значение  имеет давление, которое развивается в ходе набухания. Обнаружилось, что его величина колеблется для разных грунтов от сотых долей до 1 МПа и даже более.

К набуханию и усадке способны не только глинистые грунты, но и такие, как торф. Кто не знает эту породу, образующуюся в заболоченных низинах в результате отмирания и разложения растений. В Советском Союзе обширная территория — более 70 млн. га — была покрыта им. Если производится осушение болот и торф оказывается в непривычной для него «сухой» обстановке, то начинается его интенсивная усадка. Величина ее может достигать 50 % от начального объема.

Нередко возникает оригинальная картина: мостки и здания, построенные на сваях на подобных осушенных торфяниках, как будто поднимаются и висят в воздухе. Конечно, природа усадки в этом случае несколько иная. Она связана с потерей содержащейся в торфе воды.

Возникает вопрос: будет ли набухать торф при увлажнении? Если сухой торф смачивать водой, то он, конечно, начнет набухать, по никогда не возвратится к тому объему, который он имел в болотных условиях до осушения.



Выгодно обменять квартиру в Москве вам поможет агентство Азбука Жилья.
  • Моя коллекция
  • Добавить образец
  • Добавить месторождение
  • Предложить новость
  • Управление рассылкой
  • Профайл