Влияние структуры на просадочность лессовых пород Горьковского Поволжья
| Класс структуры | Относительная просадочность при давлении 0,1-0,2 МПа | Структурные коэффициенты | ||||
| Коэффициент Агрегирован-ности | Коэфф Упорядочен-ности | Коэфф плотности шлифа | Пори-стость | Поверх-ность пор в ед. V, Мм2/мм3 | ||
| IIа | 0,08-0,05 0,05-0,03 0,03-0,01 | 0,62 0,76 0,89 | 3,63 3,78 3,98 | 0,49 0,46 0,44 | 0,49 0,45 0,43 | 12,3 11,3 10,7 |
| III | 0,01 | 1,05-1,25 | 4,96-7,95 | 0,41 | 0,41 | 8,1-9,5 |
Наибольшей относительной просадочностью обладают лессовые породы с зернисто-агрегативной структурой,имеющие кристаллизационно-конденсационные связи.
Оценивая ориентированность и упорядоченность структуры, необходимо отметить, что чем больше неориентированность и неупорядоченность структуры, тем больше просадочность. Слабоориентированные и слабоупорядоченные структуры типичны для эолово-делювиальных и делювиальных пород.
Просадочность имеет качественную связь с карбонатностью, в частности, с содержанием вторичных карбонатов, которые играют роль цемента в структуре. В этом случае возможно смещение максимума относительной просадочности при увеличении давления за счет роста содержания труднорастворимых солей. Среди физических факторов наибольшее влияние на просадочность оказывают пористость, влажность и как объединяющий их показатель – степень влажности.
В общем случае отмечается возрастание просадочности с увеличением пористости. При пористости менее 0,41 породы не обладают просадочными свойствами. Просадочность также не наблюдается для отложений, имеющих высокую природную влажность, превышающую 0,20. Наиболее тесная корреляция просадочности фиксируется со степенью влажности. При степени влажности Sr=0,6 – 0,7 породы лишены просадочных свойств.
Методика изучения изменчивости состава и свойств при подтоплении.
Изменение состава и структур лессовых пород при подтоплении.
Основным фактором нарушения естественного состояния лессовидных суглинков является изменение режима влажности из-за неравномерной инфильтрации вод сверху и при подъеме грунтовых вод с различным химическим составом и температурой.
Последствия нарушения режима подземных вод выражаются в деформациях зданий, связанных с понижением механических свойств пород; в коррозии подземных частей зданий; в затруднении производства земляных работ; в активизации геологических процессов – оползней и карста; в загрязнении поверхностных вод за счет разгрузки грунтовых вод.
Изменение влажного режима ведет к нарушению естественных физико-химических процессов, протекающих в лессовых породах. Трансформацией захвачена не только зона полного насыщения, а все зоны, причем скорость изменений, судя по выщелачиванию карбонатов, примерно одинакова. Таким образом, активность процессов и их направленность зависят не только от количества воды, но и от непрерывности и продолжительности фильтрации вод.
Ослабление структурных связей за счет растворения и выщелачивания легко и частично труднорастворимых солей вызывает общее понижение механических свойств лессовых пород. Физические параметры – влажность, степень влажности, плотность – меняются по мере перемещения фронта влаги. Обводнение просадочных лессовидных суглинков не вызывает объемных деформаций. Средние значения коэффициента пористости, вычисленные для различных зон увлажнения, соответствуют природным условиям.
Опыт эксплуатации зданий и сооружений на просадочных лессовых породах.
Строительство на просадочных грунтах в связи с возможным возникновением неравномерных деформаций основания представляет определенные трудности. Успешное решение этой задачи возможно только при учете региональных инженерно-геологических особенностей и использовании результатов обобщения существующего опыта строительства. Для кирпичных зданий были рекомендованы конструктивные мероприятия, которые в основном сводились к повышению сопротивляемости зданий при неравномерных осадках. Это обеспечивалось устройством железобетонных монолитных фундаментов, достаточно хорошо армированных в продольном направлении. По обрезу в фундаментах и в стенах зданий укладывались замкнутые железобетонные пояса (реже армокирпичные). Назначались также сниженные давления на основание, которые составляли порядка 0,15 МПа. Кроме того, давление на грунт под торцами здания принималось несколько меньшим по сравнению с остальными фундаментами. Это дало возможность существенно уменьшить деформации зданий.
Одним из основных направлений в строительстве зданий, особенно крупнопанельных и монолитных на лессовых породах, является применение свайных фундаментов, которые позволяют значительно снизить просадки оснований. Сваи дают возможность использовать несущую способность нижележащих непросадочных, более плотных слоев при одновременной мобилизации сопротивления вышележащих просадочных разностей. Наличие уплотненной зоны повышает удельное сопротивление материала свай по грунту и делает их более экономичными по сравнению с фундаментами в открытых котлованах. Надежность, индустриальность, простота изготовления фундаментов, возможность производить работы в любое время года и другие положительные качества позволили сваям заслуженно завоевать ведущее место в фундаментостроении.
Выводы.
Детальное исследование лессовых пород позволило выявить общность их распространения, условий залегания, генезиса и литологических особенностей. Среди лессовых пород преобладают лессовидные суглинки, мощность которых изменяется от 2 до 35 м ( в основном 5 – 10м). Они плащеобразно залегают на водоразделах, их склонах и высоких речных террасах. Лессовая толща расчленяется на два горизонта, датируемые верхним и средним плейстоценом. Отложения верхнего горизонта преимущественно эолово-делювиальные и делювиальные, нижнего – флювиогляциальные, озерно-аллювиальные, делювиальные и аллювиальные. Кроме того, широко распространены нерасчлененные элювиально-делювиальные разности.
Минералогический состав характеризуется большой однотипностью, с небольшими отклонениями, обусловленными особенностями местных провинций питания. Доминируют кварц, полевые шпаты, наблюдаются зерна кварцита, в верхнем горизонте типична эпидот-цоизитовая ассоциация, в нижнем – чаще амфиболо-эпидот-рудная и амфиболо-эпидотовая. Лессовые породы отличаются значительным разнообразием гранулометрического состава, но в подавляющем большинстве это средние суглинки. В основной массе отложения относятся к категории пылеватых, на долю пылеватых частиц приходится около 50%. Наблюдается различие в структурах лессовых пород выделенных стратиграфо-генетических типов. Для эолово-делювиальных и делювиальных характерна зернисто-агрегатная структура с коагуляционными связями, неупорядоченная и неориентированная; для флювиогляциальных и озерно-аллювиальных – зернисто-агрегативная и агрегативная с коагуляционно-кристаллизационными связями структур лессовых пород указывает на относительно слабое изменение глинистого вещества.
В едином процессе литогенеза выделяются два этапа: аккумуляция осадка и его литификация. Однообразное строение осадочного плаща говорит об однородности развития эрозионно-аккумулятивных процессов. При оценке литификации материала почвообразовательные процессы рассматриваются как диагенетические. В общем непрерывном процессе положительного направления начинаются две стадии. С этапом раннего диагенеза связано формирование гранулометрического и минерального составов, заложение структурных с вязе в результате биохимических превращений. В стадию позднего диагенеза завершается формирование структуры, состава и физико-механических свойств, связанное с физико-химическими и физико-механическими процессами.
Важнейшим результатом деградации является частичная или полная утрата лессовыми породами просадочности.
Общность процессов литогенеза определила единство физико-химических свойств лессовых пород различного возраста и генезиса. Типично недоуплотненное состояние разностей верхнего горизонта, что находит выражение в более высокой их деформативности и просадочности.
Оценка инженеро-геологических условий, опыт строительства и выполненные экономические обоснования показывают, что наиболее рациональными, особенно в массовом железобетонном, монолитном и панельном строительстве, являются свайные фундаменты. Для сельского строительства целесообразно применение забивных блоков.
Список используемой литературы.
1. Ананьев В.П., Потапов А.Д. Инженерная геология. – М. Высшая школа, 2000 – 511с.
2. Гришина И.Н. Горные породы. Применение в строительстве: Учебное пособие. _ Н.Новгород: НГАСУ, 2002 – 82 с.
3. Финаев И.В., Домрачеев Г.И., Рудченко Э.Г. Инженерно-геологическая оценка лессовых пород. – М.: Недра, 1985 – 44с.