Особенности заложения фундаментов на набухающих грунтах

Набухание грунтов происходит при разработке грунтов в котлованах  и укладке грунтов  в насыпи – так как  основная масса грунта, принадлежит к покровным отложениям, четвертичного возраста, венчающим все геологические разрезы.

Перекрытые ими дочетвертичные глинистые породы набухают  сильнее в силу более высокой плотности, меньшей влажности, разгрузки при вскрытии котлованами, выемками,  когда и  происходит разрушение структурных связей при воздействии осадков и смены температурного режима.

Наиболее интенсивно процессы набухания-усадки протекают в зонах переменного температурно-влажностного режима —  в откосах и насыпях.

В естественном состоянии глины, вмещающие, перекрывающие и подстилающие пласты водоносных песков, не размягчаются подземными водами, а как бы консервируются; подземные воды не влияют на склонность коренных глин к набуханию.

Однако при разработке котлованов происходит снятие слоя грунта, уменьшение давления, и доступ к коренным отложениям влаги, и возможности изменения температурного режима.

Набухание проявляется при нарушении природного сложения глинистых грунтов —  усадке при подсыхании и набуханию при увлажнении способны все глины и суглинки, но эта способность проявляется только при определенных условиях.

Сильнее всего  склонны к усадке и набуханию морские и озерные глины палеогена, неогена и четвертичной системы, особенно мелководных фаций, и элювий-делювий этих пород.

Более сильно подвержены усадке и набуханию высокодисперсные глины средней и высокой степени литификации, обладающие обратимыми коагуляционными и стабилизационными структурными связями.

Как правило, содержание в них частиц мельче 0,005 мм превышает 50 %, число пластичности составляет 0,28, границы раскатывания и текучести соответственно превышают 0,27 и 0,55. В составе этих глин присутствуют минералы групп гидрослюд, монтмориллонита и бейделлита;

Набухание — способность глинистых пород к увеличению своего объема во взаимодействии с водой. Набуханием называется увеличение объема грунта в процессе смачивания.

Способность к набуханию связана с гидрофильным характером глинистых минералов, слагающих связные грунты, и большой удельной поверхностью последних.

Набухание — это результат гидратации грунта которое обусловлено в основном образованием в грунте рыхлосвязанной воды. Оболочки связанной воды, формирующиеся вокруг коллоидных и глинистых частиц, уменьшают силы сцепления между ними, раздвигают их и этим вызывают увеличение объема грунта.

Набухание  характеризуется влажностью (количеством воды, впитанной образцом испытуемого грунта при полном набухании), давлением, которое развивается в набухшем образце, и величиной набухания (отношением объема или высоты набухшего образца к первоначальному его объему или высоте до набухания.).

Основания, сложенные набухающими грунтами, должны проектироваться с учетом способности таких грунтов при повышении влажности увеличиваться в объеме – набухать.

При последующем понижении влажности у набухающих грунтов происходит обратный процесс – усадка».

Набухающие грунты характеризуются давлением набухания рsw , влажностью набухания wsw, относительным набуханием εsw при заданном давлении σsw и относительной усадкой при высыхании εsh,   характеристики набухающих грунтов – конечная (установившаяся, равновесная) влажность грунта weq, так и начальные значения влажности wo и коэффициента пористости eo.

Грунт набухающий — грунт, который при замачивании водой или другой жидкостью увеличивается в объеме и имеет относительную деформацию набухания (в условиях свободного набухания) — e_sw >= 0,04.

Относительная деформация набухания без нагрузки — e_sw, д.е. — отношение увеличения высоты образца грунта после свободного набухания в условиях невозможности бокового расширения к начальной высоте образца природной влажности. Определяется по ГОСТ 24143.

По относительной деформации набухания без нагрузки e_sw глинистые грунты подразделяют согласно таблице.

Для  набухающих грунтов, при проектировании на них,  зданий и сооружений, необходимо  учитывать  распространение и условия залегания, их мощность, минеральный и литологический состав, строение (наличие карманов, линз и прослоек пылеватого и песчаного материала); структурно-текстурные особенности, условия залегания покрывающих и подстилающих грунтов; величину раскрытия, глубину и направление распространения усадочных трещин, мощность зоны трещиноватости; относительное набухание (свободное и под нагрузками); влажность грунта после набухания; давление набухания; линейную и объемную усадку грунта; влажность на пределе усадки; оценку изменения свойств набухающих грунтов при строительстве и эксплуатации объектов.