Cтраница 1
Морозное пучение ( подъем) ненагруженного верхнего слоя грунта, как уже отмечалось, зависит от многих факторов. Морозное пучение пропорционально глубине промерзания и отношению плотности сухого грунта к плотности воды и зависит от влажности в слое сезонного промерзания грунта, от содержания незамерзшей воды в мерзлом грунте при температуре, равной половине минимальной температуры грунта, при которой прекращается его пучение, от полной влагоемкости грунта, а также от температурного импульса движения влаги в промерзающем грунте. [1]
Морозное пучение пород обусловлено увеличением объема замерзающей влаги и накоплением льда при промерзании. Этот процесс очень широко распространен преимущественно в суглинках, глинах и торфе. В результате промерзания торфяников в заболоченных низинах возникают бугристые участки с относительной высотой в несколько метров. Подобные образования широко развиты на севере Западной Сибири. [2]
Морозное пучение крупнообломочных грунтов и песков определяется видом и составом заполнителя, особенно пылевато-глинистых фракций. [3]
Морозным пучением называется увеличение объема грунта при промерзании в результате перехода воды в лед и миграции влаги к фронту промерзания. Пучинистыми обычно называют грунты, которые при промерзании в условиях естественного залегания способны увеличиваться в объеме. [4]
Сила морозного пучения количественно определяется сопротивлением среды деформациям при льдообразовании, такова природа сил морозного пучения, и она только условно подразделяется применительно к фундаментам на касательные и нормальные. Интересен вопрос о взаимодействии этих двух сил. Действуют ли ка - cateльныe силы морозного выпучивания, когда уже фундамент выпучивается нормальными силами. Ведь одновременно выпучивается фундамент с примерзшим к его плоскостям твердомерз-лым грунтом, в котором деформации от льдообразования уже прекратились. [5]
Деформации морозного пучения в основном ограничиваются за счет льдонакопления в переходной зоне промерзания. Льдообразование в твердомерзлом грунте не вызывает деформации морозного пучения за счет миграционной влаги или перехода незамерзшей воды в лед. [6]
Процессы морозного пучения и вызванные ими криогенные образования ( бугры и площади пучения) широко протекают и протекали на севере Западно-Сибирской плиты. [7]
Процессы морозного пучения развиваются при промерзании грунтов деятельного слоя. При взаимодействии промерзающего грунта, подверженного морозному пучению, с фундаментом возникают направленные вверх касательные напряжения, действующие по боковым граням фундамента, а также дополнительные нормальные напряжения по подошве фундамента, если она расположена в пределах активной зоны. Если равнодействующая направленных вверх сил пучения превысит действующую на фундамент вертикальную нагрузку и его вес, то он начнет перемещаться вверх по мере развития пучения Неравномерный подъем фундаментов приводит к деформациям над-фундаментных частей сооружения. [8]
Величина деформации морозного пучения обусловлена увеличением объема воды при переходе ее в лед с перераспределением и подсосом влаги к кристаллам льда в процессе промерзания грунта, а величина силы морозного пучения зависит от сопротивления среды, в которой происходит льдообразование. Так, например, при замерзании солевого раствора лед образуется без включения молекул соли в кристаллическую решетку с дальнейшим повышением концентрации части еще не замерзшего раствора, поэтому в данном случае сила кристаллизации равна только сопротивлению молекул соли, которые отталкивается растущим кристаллом льда. Точно так же отталкиваются и твердые частицы грунта от кристалла льда, и опять сила морозного пучения ограничена только величиной сопротивления твердых частиц грунта. [9]
Касательные силы морозного пучения являются результатом действия грунтов, замерзающих у боковых граней фундаментов, и имеют направление по касательной к поверхности фундаментов, соприкасающейся с замерзающим грунтом. Знание величины касательных сил морозного пучения грунтов совершенно необходимо при проектировании фундаментов сооружений, возводимых в условиях вечномерзлых грунтов и глубокого зимнего промерзания, так как расчет фундаментов на выпучивание производится по величине касательных сил морозного пучения, которые ранее отождествляли с так называемыми силами смерзания грунтов с материалом фундаментов. Последние же, по М. Я. Чернышеву, означают полную силу, которую необходимо приложить к фундаменту, чтобы нарушить его связь с замерзшим вокруг фундамента грунтом методом продавливания. [10]
Для развития морозного пучения недостаточно влаги, содержащейся в грунте. В результате сложных физико-химических процессов к фронту промерзания мигрирует ( подтягивается) влага из лежащих ниже водонасыщен-ных грунтов и водоносных горизонтов. Существенную роль в миграции влаги играет способность грунтов связывать воду, а также температурный режим. При низких температурах вода не успевает подтянуться к фронту промерзания и грунты замерзают при влажности, близкой к природной. При температурах, близких к О С, создаются оптимальные условия для переувлажнения грунтов. Наибольшему пучению подвержены грунты, содержащие пылеватые и глинистые частицы. [11]
Касательные силы морозного пучения намного превышают удерживающие силы и фундамент будет выпучиваться. [12]
Нормальные силы морозного пучения могут действовать и в горизонтальном направлении, оказывая давление на вертикальные заглубленные в грунт конструкции. [13]
Наибольший эффект морозного пучения дает сочетание вида грунта с водным и термическим режимами и другими факторами, создающими наиболее благоприятные условия для развития процесса морозного пучения. [14]
Очень интересная кривая морозного пучения получена для пыле-ватого грунта с подтоком воды ( см. рис. 34, кривая 4), согласно которой вначале ( так же, как и у глин) наблюдается некоторое сжатие, затем весьма интенсивное пучение ( которое может достигать 10 % и более), почти прямо пропорциональное времени, а затем ( после полного замерзания образца грунта), так же, как и у песка ( кривая 3), уменьшение объема вследствие температурного сжатия. Как показывают наблюдения, пылеватые суглинки являются наиболее пучинистыми грунтами, так как они достаточно водопроницаемы, дисперсны и содержат коллоиды. [15]