Физико-механическая мелиорация грунтов

Лекция 7

ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕЛИОРАЦИЯ ГРУНТОВ

Одним из разделов в грунтоведении является техническая мелио­рация грунтов. Этот раздел занимается теоретической и эксперимен­тальной разработкой методов искусственного улучшения свойств грун­тов в соответствии с запросами различных видов строительства. Ме­лиорировать грунты — значит улучшать их неблагоприятные свойства. Улучшение свойств грунтов достигается механическим уплот­нением, введением цементирующих и вяжущих веществ, осушени­ем, замораживанием, обжигом и другими способами.

Как самостоятельная область грунтоведения техническая мелио­рация сформировалась в нашей стране в 20—30-е гг. прошлого сто­летия, в связи с интенсивным развитием дорожного и гидротехни­ческого строительства.

В настоящее время методы искусственного улучшения свойств грунтов широко применяют для усиления оснований различных со­оружений, уменьшения водопритоков к горным выработкам, уве­личения устойчивости оползневых склонов, откосов искусственных выемок, создания противофильтрационных завес и т. д.

Работы по техническому мелиорированию (улучшению) свойств грунтов осуществляют по специальным проектам, разработка кото­рых производится на основе детальных инженерно-геологических исследований.

В задачу инженерно-геологических исследований входит получе­ние подробных сведений о геологическом строении и гидрогеологи­ческих условиях участка работ, составе, состоянии и свойствах грун­тов (влажность, плотность, пластичность, гранулометрический состав, степень водопроницаемости, предел прочности на одноосное сжатие и степень выветрелости и трещиноватости — для скальных грунтов).

В зависимости от вида грунта и способов мелиорации дополнительно определяют и другие характеристики. Например, для лессовых просадочных грунтов — относительную просадочность, начальное просадочное давление, прочностные и деформационные характеристики.

Согласно современным представлениям, техническая мелиора­ция грунтов подразделяется на физико-механическую и физико-химическую (С. Д. Воронкевич, 2005).

К этому виду мелиорации относят методы механического уп­лотнения и предварительного замачивания грунтов, методы дрени­рования и консолидации, а также армирование грунтов.

Механическое уплотнение. В строительной практике дисперс­ные грунты довольно часто уплотняют механическим воздействи­ем, т. е. давлением, ударом и вибрацией. Различают поверхностное и глубинное уплотнение.

Поверхностное механическое уплотнение дисперсных грунтов (связных и несвязных) производится с помощью многократной про­ходки катков, сбрасывания тяжелых трамбовок, виброуплотнения, сейсмоуплотнения и других способов. При этих внешних воздействиях изменяются структурно-текстурные особенности грунтов, уменьша­ется их пористость, влажность, улучшаются прочностные и деформа­ционные характеристики. В результате на строительной площадке может быть создан слой достаточно уплотненного и упрочненного грунта толщиной от,0,3 до 3,0 м, а при сбрасывании тяжелых трамбо­вок массой до 7 т и более с высоты 4—8 — до 5—6 м.

В дорожном и других ви­дах строительства уплотнение земляного полотна и других земляных сооружений произ­водят до достижения опти­мальной плотности грунтов, т. е. до такой плотности, при которой обеспечивается их ус­тойчивое состояние. Для дос­тижения наилучшего уплот­нения грунты должны нахо­диться в состоянии оптималь­ной влажности. Для глинис­тых грунтов оптимальная влажность примерно равна влажности на границе раска­тывания того же грунта.

К методам поверхностно­го уплотнения относят также вытрамбование котлованов (траншей), устройство песчаных поду­шек (отсыпку слоя песков толщиной до 3,0 м), предварительное за­мачивание лессовых грунтов в строительных котлованах, предпостроечное оттаивание мерзлых грунтов и др.

Наиболее часто поверхностное уплотнение используется при под­готовке оснований для промышленных и гражданских зданий и со­оружений, дорожных и аэродромных покрытий, при возведении насыпей, плотин и дамб.

Глубинное механическое уплотнение применяют при необходи­мости уплотнения грунтов на большую глубину, чем при поверхно­стном уплотнении. Этот метод уплотнения применяют как для пес­чаных несвязных грунтов, так и для связных глинистых и органо-минеральных грунтов.

При глубинном уплотнении песчаных грунтов динамическим воз­действием уплотняющий снаряд (вибратор) последовательно погружают на глубину до 15 м и более. С помощью специального генера­тора вибратор приводится в действие. Такой метод называют глу­бинным виброуплотнением.

Для глубинного уплотнения, пылеватых песков и просадочных лессовых грунтов используют энергию взрыва (сейсмическое уплот­нение) в сочетании с замачиванием. Для этого в предварительно про­буренные скважины погружают заряды на расчетную глубину с пос­ледующим взрывом. Под действием взрывной волны дисперсные грунты перестраивают свою структуру и уплотняются.

Илы, водонасыщенные ленточные глины, заторфованные и другие сильносжимаемые грунты уплотняют с помощью гравитационного дре­нирования. С этой целью из грунтов извлекается свободная вода с по­мощью длительных ее откачек насосами или вакуумными установка­ми. Используется и самотечный дренаж, когда вода под действием силы тяжести свободно стекает в систему канав, траншей, колодцев и др.

Армирование грунтов — это геотехнология, основой которой является совмещение грунтов с армирующими элементами (сетки, георешетки, пленки, натуральные и синтетические волокна и ткани, металлические полосы и др.). Армирование позволяет повы­сить прочность и несущую способность грунтовых масс, а также воспринимать растягивающие напряжения, на которые сами насып­ные грунты не работают.

В настоящее время армирование грунтов широко используется в промышленно-гражданском, транспортном, гидротехническом и дру­гих видах строительства. Армирование грунтов и грунтовых масс эффективно при отсыпке насыпей, плотин, дамб, возведении под­порных стен, противоэрозионной защите мостовых устоев, укрепле­нии откосов, противооползневой защите и др..

Одним из распространенных видов армирования служит гео­синтетический материал, известный под названием георешетка. Это сотовая конструкция, состоящая из полиэтиленовых лент толщи­ной 1,5 мм, скрепленных сварными швами. С помощью анкеров георешетка крепится на поверхности откосов и склонов. Представ­ляет собой устойчивый горизонтально и вертикально каркас, кото­рый предназначен для заполнения грунтом, щебнем, бетоном и др. Может быть использован в качестве сплошной подушки фунда­мента для железнодорожного пути на сильно сжимаемых органо-минеральных и органических грунтах.

Дата добавления: 2014-01-04