Уплотнение лессовидных просадочных грунтов замачиванием
Ю.П. Гуляев, д.т.н., профессор, Сибирская государственная геодезическая академия (Новосибирск);
В.С. Осьмушкин, к.г.-м.н., зам. главного инженера ОАО «АлтайТИСИз» (Барнаул)
На значительной территории Алтайского края распространены лёссовые грунты, обладающие просадочными свойствами. Совершенствование методов уплотнения просадочных грунтов повышает экономичность и надежность строительства. Первый опыт уплотнения просадочных грунтов основания искусственным замачиванием после возведения здания дал хорошие результаты и рекомендован к дальнейшей разработке.
В данной работе приводятся результаты парного корреляционного анализа искусственной просадки здания, выполненного по геодезическим измерениям просадки, инженерно-геологическим характеристикам просадочности, по замерам расхода воды при замачивании основания.
Исследуемое здание возведено на макропористых суглинках с относительной просадочностью по подошве фундамента от 0,008 до 0,020 (при Р=2,0 кг/см2), мощность просадочной толщи под фундаментом достигает 4,5 м, среднее удельное давление на грунт под подошвой фундамента составляет 2,0 кг/см2.
Искусственное замачивание основания выполнялось через техническое подполье дома по лоткам шириной 0,4 м, проложенным на глубине подошвы фундамента. Общая площадь лотков 106 м2. Замачивание длилось 20 суток, средний суточный расход воды равен 41 м3, минимальный – 10 м3, максимальный – 73 м3.
Процессы замачивания основания и просадки здания соответствуют друг другу, но различаются по времени развития. Поэтому нами построено две модели, отражающие корреляционную зависимость между количеством залитой воды W(в м 3) и средней величиной просадки здания S (в мм) при данных условиях уплотнения грунтов замачиванием. В первой модели найдена корреляционная связь между W и S с учетом лятидневного запаздывания просадки здания после замачивания основания, т. е. учтен начальный постоянный лаг.
В этом случае коэффициент корреляции FSW=0,997, а уровнение регрессии имеет вид:
S = 0,03·W (1)
Уравнение (1) можно считать моделью технологии замачивания основания. Например, на шестой день замачивания намечено залить 277 м3 воды, тогда на одиннадцатый день с начала замачивания следует ожидать среднюю просадку здания S=0,03·277=8,3 мм. Фактически эта просадка оказалась равной 8,4 мм.
Во второй модели определена корреляционная зависимость S от Wс учетом того, что запаздывание просадки здания относительно соответствующих моментов замачивания является переменной величиной. В данном случае определялся переменный лаг в виде обратной величины линейного оператора сжатия.
При этом коэффициент корреляции FSW=0,968, уравнение регрессии имеет вид:
S = 4,3+0,03·W (2)
Уравнение (2) можно считать моделью конечной просадки здания. Например, к концу замачивания намечено залить 825 м3 воды, тогда следует ожидать среднюю просадку здания на период стабилизации S=4,3+0,03·825=29,0 мм. Фактически эта просадка оказалась равной 26,4 мм.
Корреляционная зависимость между относительной просадочностью д пр. и величиной просадки определялась по площади фундамента на период стабилизации просадки от искусственного замачивания. Характеристики просадочности определялись в компрессионных приборах методом одной кривой по 40 монолитам, отобранным из шурфов и скважин, заложенных в различных частях основания. Значения относительной просадочности интерполировались на каждую осадочную марку. Не смотря на редкую сеть исходных шурфов, неучтенное влияние фактических нагрузок на основание и жесткости здания, коэффициент корреляции НSБП = 0,870.
Уравнение регрессии, при данных условиях замачивания основания, имеет вид:
S = –9,2+2542 δпр. (3)
Уравнение (3) можно использовать для расчета ожидаемой деформации в результате замачивания данной интенсивности. Например, относительная просадочность в двух точках основания перед замачиванием равна 0,010 и 0,020. Согласно (3) в этих точках следует ожидать просадку 16,2 мм и 41,6 мм, т. е. деформация между этими точками достигнет 25,4 мм. Фактически эти просадки и деформация оказались соответственно равны 16мм, 35 мм и 19мм.
Таким образом, на основании первого опыта уплотнения просадочных грунтов искусственным замачиванием установлены методом корреляции некоторые закономерности, определяющие технологию замачивания оснований в аналогичных условиях.
Предложенный метод исследования позволит получить более совершенные модели просадки зданий, сооружений при увеличении числа изучаемых объектов и организации наблюдений, отвечающей методу исследования. Так, например, для определения совместного влияния на просадку здания факторов W, дпр. и нагрузки Р необходимо определять дополнительно изменение просадочности в процессе замачивания основания и фактические нагрузки на различных участках фундамента.
