— Все документы — Директивные письма, положения, рекомендации и др. — РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПРОЧНОСТИ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ С МОРСКИМ ТИПОМ ЗАСОЛЕНИЯ

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПРОЧНОСТИ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ С МОРСКИМ ТИПОМ ЗАСОЛЕНИЯ

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПРОЧНОСТИ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ С МОРСКИМ ТИПОМ ЗАСОЛЕНИЯ

ФГУП ПНИИИС ГОССТРОЯ РОССИИ

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПРОЧНОСТИ МЕРЗЛЫХ
ГРУНТОВ С МОРСКИМ ТИПОМ ЗАСОЛЕНИЯ

Москва, 2001 г.

Приведена методика определения прочности засоленных мерзлых песчано-глинистых грунтов, их фазового состава, расчетных значений прочностных характеристик мерзлых грунтов с морским типом засоления и примеры расчета несущей способности свай в подобных грунтах.

Табл. 7, ил. 5, список лит...- 17 назв.

Предназначены для проектно-изыскательских и строительных организаций.

Рекомендации составлены сотрудниками ФГУП ПНИИИС к. т. н. В.И. Аксёновым (отв. исп.) при участии д. г. м. н. Г.И. Дубикова, к. г. м. н. Н.В. Ивановой, к. т. н. И.В. Шейкина, зав. группы Г.И. Клиновой.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. 1

1. Общие положения. 2

2. Региональная характеристика мерзлых грунтов с морским типом засоления. 3

3. Методика определения прочности засоленных мерзлых грунтов. 5

3.1. Общие требования к испытаниям.. 5

3.2. Подготовка образцов к испытаниям.. 5

3.3. Испытание шариковым штампом.. 6

3.4. Испытание на одноосное сжатие. 7

3.5. Срез по поверхности смерзания. 8

4. Фазовый состав и температура замерзания засоленных грунтов. 9

5. Критерии засоленности и состояния мерзлых грунтов. 11

6. Нормативные и расчетные значения прочностных характеристик засоленных мерзлых грунтов. 12

7. Примеры расчета несущей способности сваи в засоленных мерзлых грунтах. 17


ВВЕДЕНИЕ

Многолетнемерзлые грунты, характеризующиеся морским типом засоления, занимают обширные территории Арктического побережья России. Особенности физико-механических свойств этих грунтов определяют специфические требования к изысканиям и проектированию сооружений на таких грунтах.

Использование накопленного опыта изысканий, проектирования и строительства на засоленных мерзлых грунтах имеет первостепенное значение. Вместе с тем, такой опыт слабо освещен в периодической отечественной и зарубежной литературе, а региональные особенности засоленных мерзлых грунтов Арктического побережья не получили должного отражения в нормативных или инструктивных материалах.

В настоящих рекомендациях рассматриваются возможность применения стандартных лабораторных методов к испытаниям засоленных мерзлых грунтов, даны таблицы уточненных нормативных и расчетных значений прочности мерзлых песчано-глинистых грунтов с морским типом засоления, а также примеры использования данных таблиц при расчетах несущей способности свай в таких грунтах.

При подготовке рекомендаций систематизирован и проанализирован обширный фактический материал по исследованиям физико-механических свойств мерзлых песчано-глинистых четвертичных отложений п-ова Ямал и Югорского п-ова, содержащийся в многочисленных научных и технических отчетах и публикациях по итогам работ за последний тридцатипятилетний период. Основой для рекомендаций послужили результаты полевых исследований и лабораторных испытаний засоленных мерзлых грунтов на прочность, изложенные в работах Ю.Я. Велли (1973), В.И. Аксенова (1980), Яркина А.Н. (1986), Брушкова А.В. (1998) и научно-технических отчетах ПНИИИС, а также методические разработки ЛенЗНИИЭП, ПНИИИС и НИИОСП им. Н.М. Герсеванова.

В рекомендациях учтены замечания и предложения, сделанные по первой редакции документа геологическим факультетом МГУ им. М.В. Ломоносова, Фундаментпроектом, Ленаэропроектом, НИИОСП им. Н.М. Герсеванова, МГСУ им. В.В. Куйбышева и Институтом мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СОРАН.

Авторы выражают благодарность администрации Надымгазпрома, работникам ВНИИГАЗа, Ленгипротранса, Южниигипрогаза за помощь и содействие в проведении полевых исследований по этой актуальной для практики проблеме. Экспедиционные и экспериментальные полевые и лабораторные исследования, сбор материалов, использованных при подготовке настоящих Рекомендаций, и их опубликование оказалось возможным благодаря финансовой поддержке ООО «ВНИИГаз».

Авторы признательны главному научному руководителю по проблемам освоения Ямала ООО «ВНИИГаз» д.т.н. проф. Одишария Г.Э. за поддержку в разработке Рекомендаций.

Авторы выражают благодарность бывшим сотрудникам Андерминской мерзлотной станции д.г-м.н. Брушкову А.В., инженерам Николаеву А.А., Петрухину Ю.С., Цыбиной Н.Ф., Ленинских Г.В. за участие в экспериментальных исследованиях.

Просьба замечания и предложения присылать по адресу: 105187, Москва, Окружной пр., 18, ФГУП ПНИИИС.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Несущую способность мерзлых грунтов (Fи) оснований столбчатых фундаментов и свай определяют по значениям расчетных давлений (R) и сопротивлений сдвигу (Raf), получаемых по данным полевых и лабораторных испытаний грунтов для выделенных инженерно-геологических элементов.

Для расчета оснований сооружений нормального уровня ответственности (массовое строительство), возводимых с сохранением мерзлого состояния грунтов, а также для выполнения предварительных расчетов оснований и привязки типовых проектов к местным условиям (ГОСТ 27751-88), расчетные значения прочностных характеристик мерзлых грунтов R, Rafдопускается принимать по их физическим характеристикам, составу и температуре в соответствии с табличными данными, приведенными в рекомендуемом приложении 2 к главе СНиП 2.02.04-88 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах».

1.2. Обработка и анализ опытных данных по прочностным характеристикам основных разновидностей засоленных грунтов, полученных ПНИИИС, ЛенЗНИИЭП, МГУ, позволили установить, что прочность мерзлых грунтов существенно зависит от величины и типа их засоленности, а также температуры. В результате были разработаны таблицы расчетных значений R и Raf, для грунтов с морским типом засоления, которые существенно отличаются от рекомендуемых СНиП 2.02.04-88.

1.3. Для оценки достоверности полученные в лабораторных условиях значения характеристик прочности засоленных мерзлых грунтов были сопоставлены нами с данными полевых испытаний свай, установленных в мерзлых грунтах с аналогичным типом засоления. Сопоставление лабораторных данных определений прочности с данными полевых испытаний свай показало их удовлетворительную сходимость (расхождения составили не более 10 %).

В то же время, расхождение величин несущей способности опытных свай с расчетом СНиП 2.02.04-88 достигает 50 %. Это обусловило необходимость разработки предлагаемых ниже новых таблиц прочностных свойств мерзлых грунтов с морским типом засоления.

1.4. Данные предлагаемых таблиц отражают региональные особенности исследованных грунтов и предназначены для использования в изыскательской и проектной практике при освоении арктических районов. В них учитывается вид грунта, его влажность, льдистость, засоленность и температура.

1.5. Эти таблицы по сравнению с действующим СНиП 2.02.04-88 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах» «расширены» в диапазоне температур от -1 до -8 ° и засоленностей от 0 до -1,5 % и рекомендуются как дополнение в СНиП 2.02.04-88 и СП 11-105-97 «Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть I. Общие правила производства работ».

1.6. Данные таблиц применимы для грунтов с морским (хлоридным) типом засоления, которые распространены на арктических островах, вдоль побережья и на шельфе арктических морей Российской Федерации (северные районы Мурманской, Архангельской и Тюменской областей, Красноярского края, Якутии-Саха, Магаданской области).

1.7. Рекомендуемые значения расчетного давления R на мерзлые засоленные грунты под торцом сваи или подошвой столбчатых фундаментов рассчитаны для глубины погружения d1 = 4 м. Для других глубин значения следует скорректировать на DR = rf (d2- d1), где ρf - средняя плотность вышележащего грунта, d2 - глубина погружения торца сваи или подошвы фундамента.

2. РЕГИОНАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ С МОРСКИМ ТИПОМ ЗАСОЛЕНИЯ

2.1. Засоленные мерзлые грунты занимают большие пространства на Арктическом побережье России (рис. 1) и прибрежных участков арктических морей. Засоление отмечается в четвертичных отложениях морского, гляциально-морского и аллювиально-морского генезиса и относится к морскому типу. Засоленные породы представлены разнообразными по составу грунтами от песков до тяжелых глин.

2.2. Распространение засоленных грунтов определяется тремя факторами: развитием морских четвертичных трансгрессий, когда отложения пропитывались солеными иловыми водами, последующим промерзанием отложений после отступания моря и возможным рассолением верхнего горизонта морских пород при их оттаивании в эпохи потеплений климата.

2.3. Засоление охватывает породы криогенной толщи на всю мощность. Верхняя часть засоленной толщи мощностью до 150 - 200 м и больше на побережье находится в мерзлом состоянии, а нижняя, мощностью 100 - 250 м - в охлажденном состоянии. На шельфе засоленная криогенная толща имеет сложное строение; она представлена современными и древними мерзлыми породами мощностью до 20 - 50 м, залегающими на разных глубинах от дна в виде отдельных массивов среди охлажденных грунтов с отрицательной температурой.

2.4. Грунты с морским типом засоления имеют хлоридный состав поровых растворов, близкий к составу морской воды и иловых вод современных морских осадков. Количество хлорида натрия в засоленных мерзлых грунтах Арктического побережья составляет 75 - 90 % от общего содержания солей.

2.5. Содержание легкорастворимых солей в засоленных мерзлых грунтах может достигать до 5 % от массы сухого грунта. На побережье засоление наблюдается в - грунтах, залегающих ниже сезонноталого слоя, или ниже горизонта континентальных пород и пород, подвергшихся рассолению при протаивании в периоды потепления климата. Распределение солей по разрезу мерзлой толщи зависит главным образом от литологического состава пород, фациальных условий их формирования и глубины залегания. Глинистые породы содержат солей, как правило, в 2 - 10 раз больше, чем песчаные, за исключением песчаных горизонтов с криопэгами, в которых за счет криогенного концентрирования количество солей возрастает в 5 - 20 раз.

Максимальное содержание солей характерно для грунтов морской лайды, пляжа и устьевых частей рек, заливаемых в нагоны и приливы морской водой. Засоленность грунтов составляет здесь в среднем более 1 %, а в отдельных горизонтах до 3 - 5 %. В этих же районах в разрезах наиболее часто присутствуют горизонты охлажденных глинистых грунтов и горизонты песчаных грунтов с криопэгами. В плейстоценовых морских отложениях степень засоления в среднем снижается в 1,5 - 2 раза. В разрезах морских четвертичных террас прослеживается увеличение засоления с глубиной в слое годовых колебаний температуры.

На шельфе засоленность донных грунтов определяется в первую очередь их состоянием: в охлажденных грунтах она составляет в среднем 0,5 - 1,5 %, в мерзлых - не превышает 0,3 - 0,6 %. Для мелководья, особенно для зоны смерзания донных грунтов с припайным льдом, отмечается повышение минерализации поровых растворов в верхних слоях донных грунтов в 1,5 - 2 раза.

В отличие от морского засоления мерзлых грунтов, другие типы засоления (континентальное, техногенное) могут характеризоваться иным составом поровых растворов (сульфатным, гидрокарбонатным) и, соответственно, другими показателями прочностных характеристик.

Хлоридное засоление в наибольшей степени понижает температуру начала замерзания и прочность мерзлых грунтов по сравнению с сульфатным и гидрокарбонатным. Поэтому для регионов с неморским засолением мерзлых грунтов разработанные рекомендации применимы ограниченно.

При экспериментальных исследованиях прочностных свойств были выбраны наиболее типичные для Арктического побережья засоленные мерзлые грунты: песок мелкий, песок пылеватый, супесь, суглинок легкий, суглинок тяжелый, глина.

3. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ ЗАСОЛЕННЫХ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ


Возврат к списку
(Нет голосов)

Комментарии (0)


Чтобы оставить комментарий вам необходимо авторизоваться
Самые популярные документы
Новости
Все новости