Что же такое слабые, водонасыщенные грунты?

Красавец Ленинград, морской город. Казалось бы, в таком городе должны быть набережные, по которым гуляют жители, любуясь набегающими волнами. Но вот строили город около 300 лет, а он оказался в конечном счете повернутым к морю спиной. На побережье почти не возводились красивые дома, которыми славится Ленинград. Вместо них склады, пустыри. В чем же дело?

Оказывается, главную роль в непонятной застройке города сыграли грунты. Дело в том, что берега Финского залива сложены так называемыми слабыми грунтами — разжиженными илами. Только в конце 40-х годов нашего века город стал поворачиваться лицом к морю. На берегу Васильевского острова начали один за другим вырастать современные многоэтажные здания. Строители научились возводить тяжелые постройки на таких грунтах.

Слабые, водонасыщенные

Само название говорит о том, что эти грунты отличаются от других своей «слабостью». Действительно, на «обычный» влажный суглинок на 1 м2 можно приложить вес в 2-105Н. А вот похожий по составу, но полностью водонасыщеиный илистый суглинок выдерживает на этой же площади вес только 2-104Н, как говорят, на порядок меньше. Этого совершенно недостаточно, чтобы построить здание. Поэтому-то эти грунты и получили название «слабых». Почему же они имеют столь малую прочность?

На этот вопрос можно ответить, только поняв, как образуются такие грунты. Первый путь их формирования — постепенное накопление тонких частиц на дне озер и морей. Медленно кружась в воде, они, не торопясь, оседают и образуют рыхлый осадок.

В жаркий летний день нас манит окунуться в прохладную воду озера. Нередко, входя в него, ноги погружаются в неприятную разжиженную массу, лежащую на дне. Это и есть слабый, водонасыщенный грунт — осадок тонких частиц на дне озера. Правда, в этом случае речь идет о совсем жидком и совсем слабом осадочном образовании. Пройдет время, и на его поверхности накопятся новые слои. Под их весом он уплотнится и приобретет какую-то небольшую, начальную прочность. Этому процессу энергично противодействует вода, окружающая частицы и насыщающая поры.

Несмотря на то что в конечном счете в осадке возникает коллоидная структура, он уплотняется и в нем даже появляются агрегаты, ил все же очень долго сохраняет малую прочность. Если такой «слабый» осадок со временем теряет свободную воду, то его уплотнение ускоряется и он переходит в ранг «обычных», достаточно прочных грунтов. В ходе такого обезвоживания идут сложные процессы, возникает агрегативная структура, появляются новые минералы (в геологии этот процесс называется диагенезом). Проходит длительное время и мы встречаем этот бывший «слабый» грунт в новом обличье. Он оказывается прочным и достаточно надежным для строительства.

Если в ходе капризных геологических процессов или в результате деятельности людей этот грунт опять насыщается водой, то в некоторых случаях может возникнуть обратный процесс. Вода снова наполняет поры, и агрегаты распадаются под «ударами» ее молекул. И вот «благополучный» грунт может опять стать «слабым». Заметим, что далеко не все «обычные» (прошедшие диагенез) породы могут при водонасыщении переходить в «слабые» грунты.

Помимо этого такой грунт, как правило, не возвращается в состояние осадка на дне, а сохраняет часть начальной прочности. Это связано с тем, что не все агрегаты распадаются, сохраняя свою прочность.

Теперь можно сказать, что слабые, водонасыщенные глинистые грунты на дне озер, морей, в современных болотах можно именовать «первичными». В отличие от них «обычные» грунты, переходящие при водонасыщении в слабые, называются «вторичными» слабыми, водонасыщенными глинистыми грунтами.

«Первичными» слабыми глинистыми грунтами покрыты обширные пространства океанического и морского дна. Они встречаются в районах рек, на дне озер, в искусственных   морях — водохранилищах Когда река перегораживается плотиной, то в образованном водохранилище начинает накапливаться весь ее твердый сток (частицы, увлекаемые рекой). Нередки случаи, когда через пятьдесят — сто лет рыхлые осадки полностью заполняют водоем. И вот там, где плескались волны, появляется болотистая низина, сложенная слабыми, водонасыщенными иловато-глинистыми грунтами. Такая судьба постигла многие искусственные водохранилища, созданные в XIX и начале XX вв. в США.

С «вторичными» водонасыщенными глинистыми грунтами мы также часто встречаемся. Представим себе такую ситуацию: мы гуляем по сухой глинистой дороге. Грунт твердый и прочный. Вдруг прошел сильный дождь. Дорога размокла, и мы с трудом по ней идем, проваливаясь на каждом шагу в жидкую грязь. Можно сказать, что на наших глазах произошла чудесная  метаморфоза:  «обычная»  глина превратилась во «вторичный» водонасыщенный слабый грунт. На оросительных каналах, построенных без учета этого свойства глин, случается, что вода в  больших количествах просачивается  в дно и стенки канала. Под ее действием прилегающие грунты разжижаются, что приводит к неприятным последствиям. Например, коровы и другие домашние животные, попадая на такие водонасыщенные участки, могут глубоко завязнуть, а в некоторых районах пришлось даже переносить строительные сооружения на новые, более безопасные места.

Если такие грунты высушить, то они опять становятся прочными. Поэтому одним из выходов из создавшейся ситуации является устройство водоотводов для перехвата возникающих потоков дождевых и талых вод, а также строительство дренажей для понижения уровня подземных вод.

Конечно, самый верный и самый экономичный путь — это сделать борта оросительных каналов водонепроницаемыми. Достигается это способами, о которых речь шла выше.

Наконец, часто устраиваются каналы в бетонных лотках или с бетонным ограждением стенок. Так борются с водопотерями и снижают опасность превращения пород в слабый вторичный водонасыщенный грунт.