Фундамент споруд на лесових та льосових ґрунтах Revista Constructiilor
Розбірні чутливі до вологи ґрунти мають високу присутність на сході Румунії. При проектуванні інженерних робіт на основі таких земель повинні бути вжиті спеціальні заходи, які часто є дорогими, для протидії розбірному характеру цих земель. Для розумної конструкції також необхідно знати, яким чином просувається змочувальна фронт.
Ця стаття пропонує увагу на результатах, отриманих на експериментальному багатокутнику із Сорогарі, де вивчались ефекти, спричинені різними джерелами проникнення води на лесовий пакет.
У полігоні Сорогарі - Яссі моделювали різні джерела просочування води та аналізували шлях і швидкість просування змочувального фронту. Далі ми представимо результати, отримані в результаті моделювання вільного гідростатичного рівня, розміщеного на рівні фундаменту, та рівня води під тиском, який імітує втрати води з труби.
ГЕОТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛЕОСОЇДНИХ ГРУНТІВ В ОБЛАСТІ ВИВЧЕННЯ
Гранулометричний склад
Лессоїдний ґрунт на досліджуваній ділянці має характер запиленої глини з низьким вмістом піску, яка з висоти -3,50 м переходить у глинистий пил із вмістом піску. З -5,50 м відсоток піску зменшується, збільшуючи відсоток глини до рівня -7,00 м, від чого відсоток глини знову зменшується.
Пористість поверхні має значення 52%, щоб зменшитися до 51% на -4,00 м.
Біля висоти -5,00 м спостерігається стрибок пористості, а потім зменшується з глибиною, досягаючи значення 50% на висоті -9,00 м. Мінімальна середня вологість знаходиться на висоті -3,00 м і -4,00 м; від цього рівня вологість збільшується з глибиною, досягаючи прибл. 16%.
Об'ємна вага має значення 15,0 кН/м3 на поверхні та 19,7 кН/м3 на останньому шарі, розташованому нижче висоти -10,0 м. Загалом спостерігається збільшення об'ємної ваги з глибиною.
Питоме осідання "Im3" при змочуванні зменшується з глибиною від 10,2% до межі, при якій лес можна вважати нечутливим до змочування, навколо висоти -10,00 м.
Ступінь насичення має нижчі значення на поверхні, приблизно до -6,00 м, після чого він збільшується, перевищуючи значення 0,6.
Внутрішній кут тертя реєструє різницю між значеннями, встановленими для незатоплених зразків та затоплених зразків.
Що стосується згуртованості, різниця між значеннями незатоплених та затоплених зразків набагато більша. Наприклад, для зразка на висоті -2,3 м зчеплення для незатопленого зразка становить 0,68 даН/см2, а для затопленого 0,00 даН/см2.
ДИНАМІКА ВОЛОГІ ЗЕМЛІ З ПОВЕРХНІ І ГЛИБИНИ ДЖЕРЕЛ
Вільні рівні поверхневі джерела
Для того, щоб відстежувати поведінку лесового пакету, в експериментальному полігоні було побудовано водойму розміром 20 м х 20 м х 1,5 м.
Глибоке затоплення було здійснено через 34 буріння, засипані гравієм, віднесені до шару глини, розташованого на відстані 9 ÷ 10 м від рівня природної землі.
Для вимірювання загального просідання затопленої землі на бетонних терміналах розміром 0,20 м x 0,20 м x 0,25 м було встановлено 65 поверхневих орієнтирів, забезпечених бетонними стрижнями діаметром 18 мм. Деталі були встановлені як усередині, так і зовні корпусу (рис. 3).
Для того, щоб стежити за процесом змочування лесового масиву та просувати фронт змочування вертикально та горизонтально, було виконано 5 свердлень (D1-D5) 3 ”до 10 м, в які були встановлені спеціальні дози штукатурки. Для того, щоб простежити за зміною гідростатичного рівня, було пробурено 5 свердловин (H1-H5), захищених перфорованими пластиковими трубками.
Після завершення підготовчих робіт та початкових показань (з нуля) на поверхневих знаках ущільнення, дозах вологості та радіоактивних орієнтирах приміщення було затоплено.
Потік води відрегулювали таким чином, щоб на поверхні повені був постійний шар товщиною 20 см.
Протягом 40 днів просочилося 7800 м3 води, витрата постійно змінювався протягом перших 10 днів - від 27 м3/год до 7 м3/год, після чого залишався постійним.
Використовувані лічильники вологості базувались на гіпсових датчиках, які безпосередньо контактували з аналізованою місцевістю. Слід мати на увазі, що датчик даного типу реєструє не вологу безпосередньо, а всмоктування. Два тіла, приведені в контакт, не вирівнюють їх вологу, а всмоктування. У нашому випадку, щоб знати вологість, яка відповідає певному значенню індексу сорбції pF, потрібно було намалювати криву всмоктування ґрунту на ділянці (рис. 4).
Відстеження цієї кривої здійснюється за допомогою пристрою з керамічною плиткою або мембрани в поєднанні з пісочно-каоліновим методом.
Просування фронту змочування визначало зміну електричного опору доз через різні часові інтервали та на певній глибині залежно від відстані буріння від повені (рис. 5).
В умовах повені, створених для огородження площею 400 кв.м. та містять 34 8-дюймові свердловини, заповнені на 10 м просіяним баластом, для забезпечення швидкої вертикальної інфільтрації, ситуації, що впливає на привабливість випереджаючих кривих змочувального фронту, було встановлено наступне. середні бічні швидкості просування цього фронту для досліджуваного вертикального перерізу:
- для перших п’яти метрів, виходячи з даних, представлених дозами, закопаними в свердловинах D1 та D2, 0,045-0,063 м/год, відповідно 1,08-1,27 м/добу, а вологість повітря зросла з 11,7% до 20%.
- між 5-14 м, за даними буріння D2 - D5, отримано середню швидкість 0,017-0,025 м/год, відповідно 0,40-0,60 м/добу, а вологість повітря зросла з 14% до 20%.
Бічне просування гідростатичного рівня в льосовому масиві визначали за допомогою 5 свердловин (H1-H5) (рис. 6).
Гідростатичний рівень вперше з’явився у свердловинах H1 та H5 через 7 днів після початку повені, що відповідає кількості 2900 м3 просоченої води, з C.T.N. у свердловинах H1 та H5, перша розташована на відстані 6,40 м від краю огородження, а друга - на 9,60 м від протилежного краю огородження.
Через 14 днів від початку повені, що відповідало кількості 4000 кубічних метрів води, гідростатичний рівень досяг свердловини H2.
Динаміка зволоження ґрунту навколо джерел інфільтрації під тиском, заглиблених
Зроблено канаву розміром 6,00 м х 1,00 м і глибиною 1,50 м, в яку помістили трубу діаметром 2 “, з двома бічними щілинами в центральній зоні довжиною 0,50 м і отвором 2 мм., забезпечуючи тим самим, що втрати води дорівнюють витраті труби.
Після покриття канави ущільненим лесом вручну та перевірки встановленого на мережі лічильника води, вода була подана. Через 90 хвилин кількість приблизно 5 м3 води під тиском 2 атм, що виникла на поверхні.
У більшості випадків втрати в мережі виявляються лише тоді, коли на поверхні з’являється вода, і доки презентація команди втручання не займе іншого часу, який може бути оцінений понад 10 годин.
Виходячи з цих практичних міркувань, труба трималася під тиском 2 атм. ще 17 годин, коли воду зупинили, на лічильнику води зареєстрували 62,7 м3 води.
Використовуючи згадані дози, апарат та методи, були отримані результати, показані на малюнках 7а та 7b.
ВИСНОВКИ
З вищесказаного, після досліджень на експериментальній ділянці Сорогарі щодо фундаменту на льосі, випливають такі висновки:
- Внутрішній кут тертя реєструє різницю між значеннями, встановленими для незатоплених зразків та зразків, що заливаються, ця різниця становить близько 3 ° - 5 °.
- Що стосується згуртованості, різниця між значеннями незатоплених та затоплених зразків набагато більша. При випробуванні на висоті -2,3 м когезія для незатопленого зразка становить 0,68 даН/куб.м, а для залитого 0,00 кг/куб.
- Швидкість просування змочувального фронту вертикально, порівняно з горизонтальним, вища, співвідношення 1/3. Це також підтвердили лабораторні тести, які показали, що проникність вище по вертикалі.
- У випадках аварій на працюючому трубопроводі вода з’являється на поверхні незабаром після цього
несправності і, отже, виправні заходи можуть бути вжиті своєчасно, не викликаючи значного збільшення вологості ґрунту на поверхні та в її глибині протягом цього періоду. - Датчики вологості, які працюють за принципом всмоктування, доступні за ціною, але їх потрібно калібрувати відповідно до кривої всмоктування, характерної для кожної землі. Визначення такої кривої займає кілька місяців.
- Фронт змочування поширюється збоку, завдяки всмоктуванню.
БІБЛІОГРАФІЯ
1. Cernatescu A, Dima Gh., Fundatii I si II, Iasi, 1955;
2. Силіон Т., Унгуряну Н., Антоновічі В., Боті Н., Деякі проблеми співпраці між структурою, фундаментом та фундаментом. Роботи сесії техніко-наукового спілкування "Фундамент лесових конструкцій на Центрально-Молдавському плато".
автори:
д-р інж. Іоан Боті - Технічний університет будівництва Бухарест, Департамент геотехніки та фундаментів
проф. д-р інж. Ніколае Боті - Технічний університет "Георге Асачі" Яссі, факультет конструкцій та споруд, Департамент зв'язку та фундаментів