Delist.ru

Роль геоэкологических факторов в формировании плывунности песчаных грунтов (02.10.2009)

Автор: Лебедева Мария Дмитриевна

Относительная плотность сложения уменьшение

Иванов, Богоевски, Кожобаев,

Степень водонасы--щения и пористость увеличение

Красников, Ляхов, Иванов, Сид, Гераскина

Микростроение

Наличие цементации Иванов, Ильичев,

Вторичные пленки Потапов

Морфология зерен Гладкая поверхность Шероховатая поверхность Иванов, Частоедов, Осипов

Округлая форма

Минеральный и химический состав Наличие слоистых силикатов Увеличение содержания аморфного кремнезема Осипов

Платов, Горькова

Наличие органики

Радина, Рябичева, Чепик

Внешние Исходное НДС

Увеличение среднего нормального напряжения Иванов, Кожобаев, Сид

Предварительная выдержка под нагрузкой Кожобаев, Усупаев

Сейсмическая история Предварительное вибрирование

Кожобаев, Иванов

Граничные условия

Возможность дренирования Иванов

Глава 4. Геоэкологические факторы, определяющие плывунность.

Дана характеристика основных геоэкологических факторов - техногенных воздействий и их источников, характерных для городских территорий, воздействующие на геологическую среду и влияющие на состав, структуру, свойства грунтов, и на плывунность песков.

Гидродинамические геоэкологические воздействия. Подтопление. Интенсивное строительство крупных городов, освоение подземного пространства неизбежно сопровождаются изменениями естественного режима поверхностных и подземных вод. (Бондаренко, Мамаева, 1987; Тютюнова, 1988; Грязнов, 1997; Меркулов, 2000; Семенов, 2000 и др.) Под влиянием: трансформации гидрографической сети города; наличия утечек из водонесущих коммуникаций, создания экранов на пути естественного подземного стока, уплотнения грунтов под действием нагрузки от зданий и сооружений, накопления в котлованах и траншеях стока атмосферных осадков, застройки территорий и уменьшения естественного испарения; изменения температурного режима грунтов, усиления внутригрунтовой конденсации влаги - типичные геоэкологические факторы, приводящие изменениям в геологической среде, как составляющей биотопа.

Влияние избыточной влажности на состояние, структуру и свойства грунтов изучено достаточно полно, - при насыщении водой песчаных грунтов прочность их снижается. (Иванов, Платов, Красников, Казакова).

Следует отметить, что одной из основных причин потери устойчивости песчаных грунтов является гидродинамическое давление, создающееся при перепаде давления грунтовых вод, напр., при вскрытии котлована, прорыве водонесущих коммуникаций. (Лебедев, Троицкая)

При проектировании инженерных сооружений на подтопляемых территориях необходимо иметь прогнозные данные об изменениях прочностных и деформационных свойств песчаных грунтов в условиях их подтопления, как существенного фактора формирования плывунности.

Тепловые геоэкологические воздействия – это тепловые нагрузки от сетей, обогреваемых подвалов, коллекторов, станций и туннелей метрополитена и т.д. (Жигалин, Ракинцев, Антыпко).

Плотная застройка, асфальтирование препятствует выходу избыточного тепла из грунтов. Вокруг источников тепла «…образуется зона просушивания, оконтуренная волной повышенного влагосодержания вдали от контакта источника тепла и грунта» (Жигалин и др.). Повышение температуры грунтовых вод приводит к активизации химических и физико-химических процессов в грунтах и подземных водах, изменяет прочностные и деформационные свойства грунтов, вызывает в них структурно-текстурные изменения (Королев, Николаева, Жигалин, Жиленков, Месчан и др.)

Перенос влаги в грунтах под действием градиента температуры достигает величин, вызванных градиентом давления влаги, или превосходит их (Королев), т.е. рост температуры грунта способствует повышению плывунности песков при активизации процессов влагопереноса. Но еще большую опасность представляет нагрев грунтов и грунтовых вод с точки зрения активизации и ускорения физико-химических процессов, таких как растворение и вымывание солей из песчаных грунтов, что в свою очередь приводит к снижению прочности.

Химические и физико-химические геоэкологические воздействия приводят к активизации процессов в грунтах и с изменением состава, состояния, структуры и свойств грунтов (Королев, Воронкевич, Перельман). В условиях этих воздействий происходит засоление грунтов, что создает новые структурные связи в грунтах или разрушает существующие (Королев, Кошелев), что несомненно отражается на их плывунности.

Привычное отношение к пескам как исключительно кварцевым по составу неточно, т. к. пески полиминеральны и содержат карбонаты и другие минералы, которые не только сами растворимы, но и являются по существу фактором засоленности.

Засоленные грунты могут быть природными и техногенными. Последние – результат техногенеза, образовались под действием негативных факторов и весьма чувствительны к изменению природной обстановки, а особенно к увлажнению. При определенных условиях происходит вторичное засоление грунтов. Основными причинами вторичного засоления под влиянием геоэкологических факторов являются: несовершенство систем орошения; техногенное воздействие на гидросферу застроенных или застраиваемых территорий; фильтрация через грунты растворов химических веществ, производственных отходов из накопителей, шламов, а также растворонесущих коммуникаций различных промышленных предприятий (Черкасов, Лаврова).

Известно, что при взаимодействии с природными и техногенными водами растворимость средне- и труднорастворимых солей может увеличиваться. (Дерягин, Чураев и др.) В конечном итоге физические свойства засоленных грунтов в т.ч. и песчаных разностей определяются количественным содержа-нием и качественным составом солей, емкостью поглощения, степенью гидрата-ции и дисперсности грунта. В процессе выщелачивания солей происходит изменение ионно-солевого комплекса и, как следствие, дисперсности и гидрофильности грунта, приводящее к изменению его фильтрационных и практически всех физических свойств, в том числе и плывунности.

Микробиологическое выветривание, является одним из важнейших факторов трансформации дисперсных грунтов. По данным В.В. Радиной микроорганизмы изменяют напряженное состояние грунта путем газообразования, что может стимулировать образование плывунов.

Техногенные динамические нагрузки являются одной из основных причин разжижения песчаных грунтов. При этом разжижение – это всего одна из форм реакции песчаных грунтов на динамические нагрузки, связанная с быстрым нарастанием порового давления на фоне уплотнения грунта вплоть до исчезновения эффективных напряжений. (Вознесенский).

Техногенные динамические нагрузки распространяются главным образом в верхней части грунтовой толщи до глубин 10-15м (Локшин). Источниками техногенных динамических нагрузок являются: транспорт, строительное и промышленное оборудование, взрывы.

в пределах города они генерируют колебания с частотами от 2-5 до 60-70 Гц, иногда до 200 Гц при максимальных амплитудах перемещения частиц грунта порядка десятков микрометров на частотах 20-30 Гц.

Изменения в грунтах под действием динамических нагрузок имеют сложный характер и являются функцией их состава, структуры, состояния, свойств и параметров воздействия (Вознесенский). Увеличение интенсивнос-ти динамической нагрузки, рост скорости колебания структурных элементов и объемов грунтов, наличие «критических ускорений» при вибрации, изме-нение угла отклонения направления вибрации от горизонтального способст-вует плывунности песчаных грунтов. Характер передачи динамических воздействий также влияет на скорость разжижения. (Кожобаев, Сид и др.)

В пределах территорий промышленных предприятий и городов, проявляется комплекс геоэкологических воздействий на геологическую среду, который приводит к сложному ее изменению за счет трансформации состава цемента и структурных связей между частицами. В результате этого техно-генного гипергенеза формируется новый постгенетический тип грунтов, харак-теризующийся составом и свойствами, существенно отличающимися от состава и свойств известных типов грунтов. Таким образом., техногенный гипергенез обладает большим потенциалом влияния на плывунность песчаных грунтов. Важна правильная оценка влияния комплекса геоэкологических воздействий на грунт как в процессе строительства, так и в период эксплуатации здания.

Глава 5. Экспериментальные исследования формирования плывунности песков в сложной геоэкологической обстановке.

загрузка...