ВЛИЯНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД НА ЗДАНИЯ. Введение Виды грунтовых вод
 Скачать 77.68 Kb.
|
1 2 Содержание Введение……………………………………………………………………...3 Виды грунтовых вод…………………………………………………………5 Влияние подземных вод на сооружения……………………………………7 Защита загубленных частей сооружения от воздействия подземных вод………………………………………………………………………………...11 Влияние подземных вод на строительные свойства грунтов и на фундаменты………………………………………………………………………13 Влияние промерзания грунтов на фундамент здания……………………24 Защита зданий от грунтовых вод………………………………………….27 Заключение…………………………………………………………………33 Список литературы…………………………………………………………34 Введение. Проблема подтопления крупных городов, а также небольших городов становится все более значимой. Хозяйственная деятельность и условия проживания населения обязательно приводят к негативному воздействию на окружающую среду, но, кроме того, данное обстоятельство, как правило, усугубляется несовершенством используемых конструкций инженерных коммуникаций и сантехнического оборудования, а также, нередко, качеством принимаемых проектных решений и выполненных работ. Кроме того, устройство различного типа дренажей и систем водоотведения довольно дорогое, в настоящее время реализуемые объемы этих работ не успевают за ростом объемов подтопления. При таком положении перспективными конструктивно-технологическими решениями подземных ограждающих стеновых конструкций являются монолитные конструкции, возводимые с применением несъемной опалубки. Стыковые соединения тонкостенных железобетонных изделий несъемной опалубки должны обеспечить не только прочностные качества, но и необходимую защиту подземных частей зданий и сооружений. Уровень грунтовых вод — это слой почвы, ниже которого грунт насыщен водой до предела, то есть это ближайший к поверхности земли водоносный слой. Этот водяной слой отделен от низлежащего водонепроницаемыми породами глинистой или каменистой почвы. Глубина подземных вод зависит в основном от участка и от наличия водоемов поблизости. В горах грунтовые воды могут залегать на глубине более 100 метров, а в низинах и болотистых местностях этот показатель может насчитывать от нескольких сантиметров до 2 метров. В зависимости от времен года и интенсивности выпадения атмосферных осадков, уровень грунтовых вод постоянно изменяется, а колебания этой величины находятся в пределах нескольких метров. Наименьший уровень подземных вод приходится на зимний период, когда из-за промерзания почвы грунт становится водонепроницаемым, а осадки выпадают в виде замерзших кристаллов воды, которые не растают до наступления тепла. Самый высокий уровень грунтовых вод отмечается весной, когда происходит таяние выпавших за зиму осадков. Верхний слой почвы становится пористым, из-за чего вся влага, образовавшаяся на поверхности, просачивается в нижние породы до водонепроницаемого слоя, что влечет за собой повышение уровня залегающих грунтовых вод. Именно поэтому для строительства зданий измерять показатель уровня подземных вод следует весной, чтобы избежать пучения грунта. Виды грунтовых вод. Различают следующие виды грунтовых вод: верховодка; грунтовые безнапорные воды; артезианские воды. Верховодка залегает на глубине 2-3 метров. В засушливую погоду, а также зимой исчезает, просачиваясь в нижние водоносные слои. Носит временный и сезонный характер. Имеет небольшую площадь распространения. В песчаных почвах встречается крайне редко, для нее более типичны суглинистые или лесные породы. Залегая в пределах пространства подземных частей здания, верховодка представляет высокую опасность для строительства, так как может стать причиной подтопления сооружения и пучения грунта вокруг фундамента. Грунтовые безнапорные воды залегают на первом водоупорном слое от поверхности земли. Этот водоносный слой не перекрывается водонепроницаемыми слоями грунта. Свой водный пласт грунтовые воды наполняют не полностью, из-за чего они и являются ненапорными. Этот вид подземных вод носит постоянный характер во времени и значителен по площади распространения. Питание грунтовых вод происходит в основном за счет инфильтрации атмосферных осадков. Именно этот тип грунтовых вод доставляет большее количество хлопот при строительстве опорных конструкций и устройстве котлованов. Дело в том, что высокий уровень безнапорных подземных вод не позволит произвести заливку фундамента из-за постоянного затопления водой строительного котлована. Артезианские воды — это подземный слой воды, располагающийся между двумя водоупорными слоями почвы. Если по какой-либо причине будет пробит верхний водоупорный слой, то это приведет к выбросу залегающей воды под давлением на поверхность. Артезианские воды пролегают глубоко в почве и носят постоянный характер. Из-за своего расположения никак не влияют на строительство зданий. Влияние подземных вод на сооружения. С течением времени строительные конструкции подвержены различным воздействиям физического и химического характера: происходит износ и старение материалов, разрушение вследствие химического и механического воздействия. Особенно опасным фактором в условиях промышленных предприятий, требующим контроля со стороны владельца сооружения, являются жидкие агрессивные среды. В производственных зданиях они попадают на стены, полы, колонны и др. элементы при недостаточной организации сточной системы, вследствие её устаревания или утечек от плохо герметизированного оборудования. Особенностью жидких сред является огромное разнообразие их как по составу, так и по степени коррозионного влияния на сталь, бетон, кирпич, асбестоцемент. В существующих нормах, оценивающих степень агрессивности вод по отношению к бетону, кроме химического состава воды, учитывается коэффициент фильтрации пород. Одна и та же вода может быть агрессивной и неагрессивной. Это обусловлено различием в скорости движения воды — чем она выше, тем больше объемов воды войдет в контакт с поверхностью бетона и, следовательно, значительнее будет агрессивность. Критерии оценки агрессивности подземных вод и нормативы влияния на основания сооружений приведены в документе [2]. Наиболее опасным является воздействие подземных вод на строительные конструкции в связи с тем, что данный процесс, как правило, происходит ниже уровня земли и трудноконтролируем без специальных гидрогеологических изысканий. В основном такому виду воздействия подвергаются фундаменты, заглубленные сооружения, подпорные стенки и т.д. Гидрохимические исследования являются составной частью комплексных инженерно-геологических изысканий[1], которые включают в себя комплекс работ необходимых для изучения качественного состава подземных вод для выявления закономерности его формирования в условиях естественного и нарушенного гидродинамического режима; оценки агрессивности подземных вод по отношению к различным строительным материалам и оборудованию; изучение химического состава инфильтрационных вод при их взаимодействии с различными почвами и горными породами, изменяющими агрессивные свойства этих пород; составление прогноза при нарушении естественного водного режима и т.д. Целью лабораторных исследований химического состава воды является определение ее агрессивности к строительным конструкциям (прогноза изменения состояния и свойств в процессе строительства и эксплуатации объектов), оценки влияния на развитие геологических и инженерно-геологических процессов которые выполняются для предотвращения неблагоприятных экологических и других последствий. Уровень загрязненности вод оценивается по данным химического анализа при изысканиях с сопоставлением концентраций загрязняющих компонентов с ПДК. В зависимости от химического состава вод можно судить о степени ее агрессивности: общекислотные; выщелачивающие; сульфатные; углекислотные и др. Например, колебания уровня грунтовых вод активизируют выщелачивание извести из бетонных конструкций, а дождевая вода, захватывая из атмосферы большое количество производственных выбросов, содержит в себе оксиды углерода, серу, азот, фосфор, аммиак, хлор, имеет очень низкий водородный показатель, что приводит к разрушению бетонных конструкций, силикатного кирпича и увеличивает количество трещин на них. Для определения химического состава воды рекомендуется осуществлять стандартный анализ, а проведение полного или специального анализа требуется для получения более полной гидрохимической характеристики. Рассмотрим виды испытаний по некоторым определяемым показателям и выделим как влияет то или иное содержание вещества на бетон и другие строительные материалы. Подземные воды являются одним из тех важнейших геологических агентов с которыми особенно часто приходится считаться строителям. Стенты и подземные части сооружений окружены грунтом, содержащим влагу, а часто и подземными водами (зона насыщения). Наличие подземных вод и изменение их режима существенно осложняют эксплуатацию, проектирование производство работ по устройству оснований и возведению подземных частей сооружений. Подземные воды содержащаяся в грунте, под действием капиллярных и молекулярных сил проникают в пористые материалы конструкций и поднимается в них на высоту до 6 м, чему способствует также гидростатическое и гидродинамическое давление воды. Периодическое замерзание и оттаивание воды в конструкции приводит к механическому разрушению, а наличие в воде ряда химических веществ делает ее агрессивно отношению к бетону и цементным растворам и вызывает химическое разрушение материала конструкции. Этим воздействиям особенно подвергаются цоколи и фундаменты зданий в пределах глубины промерзания. Подземная вода и влага, проникая в заглубленные части зданий и сооружений, создают в них сырость, вызывают набухание, гниение, коррозию, механическое разрушение, всплытие полов, в некоторых случаях — и затопление помещений. Основными источниками увлажнения грунтов в природных условиях являются грунтовые воды, залегающие близко к дневной поверхности, атмосферные, эксплуатации сооружений - утечки из подземных коммуникаций, каналов и др. В периоды выпадения обильных атмосферных осадков (осенью) и оттаивания грунтов) в обратных засыпках может формироваться «верховодка», затопляющая подвалы, а в период промерзания - наблюдаться интенсивное морозное пучение грунтов около фундаментов зданий. Опыт строительства и эксплуатации зданий и сооружений в Карелии и других регионах показывает, что затопление подвалов, построенных даже на первоначально «сухих» пылевато-глинистых грунтах с глубоким залеганием подземных вод, является следствием нарушения природного сложения грунтов. Высокая влажность указанных грунтов нарушенной структуры сохраняется длительное время – практически весь срок эксплуатации здания. Кроме того, в грунтовых основаниях часто встречаются линзы, прослойки и слои песка, гравия и гальки, по которым легко перемещаются потоки воды или присутствуют напорные воды. Поэтому в северо-западных регионах при проектировании и устройстве фундаментов всегда возникает проблема осушения и защиты строительной площадки и фундаментов как во время выполнения строительных работ, так и после их завершения, а также в период эксплуатации здания. Защита загубленных частей сооружения от воздействия подземных вод. Характер предупредительных мероприятий, направленных на борьбу указанными выше явлениями, весьма разнообразен. Он определи с одной стороны, рельефом площадки, гидрогеологическими условиями данной риторики (обводненностью), а с другой, - конструктивными характеристиками (характером застройки и типом подземных сооружений). Мерами предупреждения от капиллярного подсоса влаги из грунта и воздействия подземных вод в общем случае могут быть: надлежащая организация стока поверхностных вод (инженерная подготовка территории); искусственное повышение планировочных отметок (подсыпка) территории; тщательное устройство водопроводно-канализационных коммуникаций и сооружений и правильная их эксплуатация; устройство защитной гидроизоляции (пассивный метод); устройство профилактических (систематических, головных, кольцевых, пластовых, комбинированных) дренажей (активный метод); применение плотного монолитного бетона со специальными пластифицирующими водоотталкивающими материалами и др. Проектирование любых сооружений, предполагающих заливку фундамента, всегда должно начинаться с измерения уровня залегания грунтовых вод. Чем выше их расположение, тем меньше грунт способен выдерживать несущие опоры. Если залегание подземного водоносного слоя находится на глубине меньше 2 метров, то это считается высоким уровнем грунтовых вод. При таком их расположении от строительства, требующего обустройства котлована или траншеи, стоит отказаться. Также избегать строительства стоит, если при высоком уровне грунтовых вод между поверхностью земли и водоносным слоем находится песчаная почва с илистой примесью. Попадание влаги в слои песчаной породы приведет к изменению грунта (он начнет «плавать»), что пагубно скажется на способности несущих конструкций выдерживать нагрузки, создаваемые самим зданием. Если же на этом уровне расположен пласт глинистого сланца, то попадание в него воды приведет к его размягчению, из-за чего потеряется устойчивость почвы, что неминуемо будет способствовать искривлению уровня фундамента. Влияние подземных вод на строительные свойства грунтов и на фундаменты. К подземным водам относятся все воды земной коры, находящиеся ниже поверхности грунта и дна поверхностных водоемов и водотоков. В связи с неблагоприятным воздействием подземных вод на несущую способность грунтовых оснований и материалы подземных конструкций необходимо при проектировании и строительстве фундаментов учитывать возможность изменения гидрогеологических условий площадки в процессе строительства и эксплуатации объектов. В первую очередь к этим неблагоприятным факторам относятся следующие: естественные сезонные и многолетние колебания уровня подземных вод; возможное изменение уровня подземных вод по технологическим причинам; увеличение агрессивности подземных вод по отношению к материалам подземных конструкций и возрастание коррозионной активности грунтов, обусловливаемые технологическими особенностями производства. В грунтах содержится вода связанная, свободная, в виде пара, а при отрицательных температурах и в виде льда. Связанная вода (гигроскопическая и пленочная) удерживается в грунте силами притяжения молекул воды к частицам грунта. Эти силы, весьма значительные на поверхности частиц грунта, быстро убывают по мере удаления от нее и на расстоянии 0,5 мкм практически уже не действуют. Первые слои молекул, прочно удерживаемые на поверхности частиц грунта, образуют гигроскопическую воду. Предельная гигроскопическая влажность, т. е. наибольшая влажность грунта, содержащего только гигроскопическую воду, доходит в песках до 1 % (по массе) и в глинах до 17%. Дальнейшее увеличение объема воды в грунте приводит к образованию пленочной воды. При увеличении толщины пленки более 0,5 мкм образуется свободная вода. Различают два вида свободной воды: гравитационную и капиллярную. Гравитационная вода перемещается в грунте под действием силы тяжести. Обычно, когда упоминают подземные воды, имеют в виду именно гравитационную воду. Капиллярная вода поднимается по капиллярным порам грунта выше уровня гравитационной воды и удерживается там благодаря силам капиллярного натяжения. Высота подъема капиллярной воды зависит от диаметра поперечного сечения капилляров и от материала твердых частиц грунта; при малых диаметрах (порядка 0,005 мм) она достигает нескольких метров. Содержание в порах грунта водяного пара обусловлено испарением воды. Вода в виде льда заполняет поры грунта при отрицательных температурах и образует отдельные включения, прослойки, линзы. Свободная гравитационная вода перемещается в грунте из зоны с большим напором (давлением) в зону с меньшим напором. К подземным водам относятся все воды земной коры, находящиеся ниже поверхности грунта и дна поверхностных водоемов и водотоков. В связи с неблагоприятным воздействием подземных вод на несущую способность грунтовых оснований и материалы подземных конструкций необходимо при проектировании и строительстве фундаментов учитывать возможность изменения гидрогеологических условий площадки в процессе строительства и эксплуатации объектов. В первую очередь к этим неблагоприятным факторам относятся следующие: естественные сезонные и многолетние колебания уровня подземных вод; возможное изменение уровня подземных вод по технологическим причинам; увеличение агрессивности подземных вод по отношению к материалам подземных конструкций и возрастание коррозионной активности грунтов, обусловливаемые технологическими особенностями производства. В грунтах содержится вода связанная, свободная, в виде пара, а при отрицательных температурах и в виде льда. Связанная вода (гигроскопическая и пленочная) удерживается в грунте силами притяжения молекул воды к частицам грунта. Эти силы, весьма значительные на поверхности частиц грунта, быстро убывают по мере удаления от нее и на расстоянии 0,5 мкм практически уже не действуют. Первые слои молекул, прочно удерживаемые на поверхности частиц грунта, образуют гигроскопическую воду. Предельная гигроскопическая влажность, т. е. наибольшая влажность грунта, содержащего только гигроскопическую воду, доходит в песках до 1 % (по массе) и в глинах до 17%. Дальнейшее увеличение объема воды в грунте приводит к образованию пленочной воды. При увеличении толщины пленки более 0,5 мкм образуется свободная вода. Различают два вида свободной воды: гравитационную и капиллярную. Гравитационная вода перемещается в грунте под действием силы тяжести. Обычно, когда упоминают подземные воды, имеют в виду именно гравитационную воду. Капиллярная вода поднимается по капиллярным порам грунта выше уровня гравитационной воды и удерживается там благодаря силам капиллярного натяжения. Высота подъема капиллярной воды зависит от диаметра поперечного сечения капилляров и от материала твердых частиц грунта; при малых диаметрах (порядка 0,005 мм) она достигает нескольких метров. Содержание в порах грунта водяного пара обусловлено испарением воды. Вода в виде льда заполняет поры грунта при отрицательных температурах и образует отдельные включения, прослойки, линзы. Приток воды в грунт, ее сток и испарение меняются, в связи с чем не сохраняется постоянным и уровень подземных вод. На этот уровень оказывают влияние не только естественное изменение режима подземных вод, но и осуществление некоторых технических мероприятий, например, планировка территории, ее асфальтирование, устройство дренажей. ливневой канализации и т. п. Повышение уровня подземных вод ухудшает строительные свойства грунтов: влажность грунта увеличивается, его «скелет» оказывается взвешенным в воде, силы трения и сцепления между частицами грунта уменьшаются, пористость грунтов возрастает — глинистых вследствие их набухания, а песчаных из-за взрыхления под воздействием гидродинамического давления, возникающего при быстром подъеме воды. При подъеме воды выше отметки заложения подошвы фундамента давление последнего на основание уменьшается, что может привести к сдвигу или опрокидыванию фундамента. Это обстоятельство необходимо учитывать при проектировании сооружений. Понижение уровня подземных вод, как правило, улучшает строительные свойства грунтов. Однако если оно происходит после возведения сооружений, то связанное с ним дополнительное уплотнение грунтов может повлечь за собой неравномерные их осадки. Понижение уровня подземных вод особенно опасно при фундаментах с деревянными сваями, которые не гниют, лишь целиком находясь в воде. При скорости движения подземной воды, превышающей критическую, фильтрационным потоком вымываются частицы грунта (сначала самые мелкие, а потом и более крупные). Постепенный вынос таких частиц приводит к разрыхлению грунта. Это явление, называемое механической суффозией, часто наблюдается в основаниях гидротехнических сооружений, характеризуемых большими перепадами напоров воды. Механическую суффозию можно наблюдать и при разработке котлованов, бурении, осуществлении дренажа. Подземные воды, фильтруясь через грунт и растворяя различные соли и газы, иногда приобретают способность разрушать цементные растворы (вызывать коррозию бетона). Такие воды называются агрессивными. При одном и том же составе агрессивная вода разрушает бетон тем быстрее, чем с большей скоростью она движется; наиболее опасны агрессивные воды, фильтрующиеся под напором через бетон. Для устранения вредного действия агрессивных вод применяют специальные цементы (для бетона фундамента). При сооружении фундамента из металлических свай следует учитывать возможность коррозии металла, которая при определенном составе воды может существенно снизить несущую способность конструкции. Величина осадки зависит от свойств грунтов, зале гающих примерно до глубины, равной двойной ширине фундамента, от величины передаваемого фундаментом давления, от формы и величины площади основания. Вследствие разнообразия факторов, влияющих на величину осадки, и неизбежной неоднородности грунтов невозможно запроектировать фундамент так, чтобы осадки под всеми частями сооружения были одинаковыми. Практика показала, что большие, а главное неравномерные осадки являются основной причиной появления деформаций, трещин и других разрушений в зданиях. Наблюдая в натуре выстроенные здания, можно установить, что одна и та же неравномерность осадок по-разному влияет на сохранность зданий, имеющих различную конструкцию. Например, осадки, не вызывающие никаких заметных на глаз деформаций в зданиях с кирпичными стенами, могут вызвать большие трещины в балках и колоннах здания с железобетонным монолитным каркасом. Поэтому несущая способность основания определяется величиной нагрузки, при которой получается осадка, приемлемая по величине и равномерности для данного сооружения. Величина этой нагрузки, отнесённая к единице площади – основания, называется допускаемым давлением на грунт. В настоящее время влияние неравномерности осадок изучено хорошо только для зданий, имеющих массивные каменные стены и непрерывные фундаменты. Для зданий этого типа, при сравнительно однородных напластованиях грунтов, нормами даются величины допускаемого давления на грунт в зависимости от рода грунта, расположенного непосредственно под фундаментом. Однако это не значит, что можно, как это делалось до последнего времени, назначать допускаемое давление во всех случаях только по прочности грунта. Это подтверждается приведёнными выше рассуждениями о влиянии осадки на различные конструкции. Дальше будет показано, как практически выбирают допускаемое давление при неоднородных напластованиях, для зданий с каркасом и т. д. Нельзя ограничиваться учётом осадок, происходящих в грунте под действием нагрузки, так как грунт может деформироваться, кроме того, под влиянием изменения температуры. Поэтому для сохранности сооружения необходимо, чтобы основание под ним не деформировалось и при всех таких изменениях. Известно, что зимой грунт промерзает на некоторую глубину, а весной — оттаивает. При промерзании вода, заключённая в порах грунта, расширяется и выпучивает грунт кверху. Предельная глубина, на которой появляется явление пучения, называется глубиной промерзания. Величина её зависит от климатических условий. В глинистых грунтах пучение проявляется особенно сильно, так как вследствие их малой водопроницаемости вода при замерзании не находит выхода. В песчаных грунтах пучение много меньше, а в крупнозернистых песках столь незначительно, что практически не даёт себя чувствовать. Пучение происходит в различных пунктах неравномерно, и если подошву фундаментов расположить выше глубины промерзания, то в стенах могут появиться более или менее значительные трещины. На различной глубине от поверхности земли встречаются грунты, пропитанные водой. Эти воды называются грунтовыми, а верхняя поверхность их — уровнем грунтовых вод. На различной глубине от поверхности земли встречаются грунты, пропитанные водой. Эти воды называются грунтовыми, а верхняя поверхность их — уровнем грунтовых вод. Грунтовые воды оказывают большое влияние на структуру, физическое состояние и податливость грунтов. Производство работ при наличии воды в котловане сильно затрудняется. Различные примеси, растворенные в воде, могут вредно (агрессивно) влиять на материал фундаментов и разрушать его. Все это заставляет строителя при проектировании и возведении фундаментов детально изучать грунтовые воды в районе постройки. Вода в грунте скопляется вследствие конденсации паров, проникающих вместе с воздухом, и просачивания дождевых и талых снеговых вод. Поэтому уровень грунтовых вод непостоянен: наиболее высокое стояние их бывает весной, наиболее низкое — зимой и летом. Вблизи открытых водоёмов (река, канал, озеро ит. д.) колебание уровня грунтовых вод обычно связано с колебанием уровня воды в водоёме. После проведения на большой территории планировочных работ, устройства дорог, тротуаров, канализационной сети и т. д. условия стока и просачивания меняются, что может повлечь изменение режима грунтовых вод. Поэтому в больших городах, где такие работы уже проведены, колебание уровня грунтовых вод бывает обычно незначительным (например в Москве — около 0,5 м). Распределение вод в толще грунта во многом зависит от характера напластования. Вода задерживается при просачивании над водоупорными (главным образом — тяжелыми глинистыми) грунтами и скопляется в водопроницаемых (песчаных) слоях, которые в этом случае называются водоносными. Если водоносный слой находится под водоупорным, то вода в нижнем водоносном слое во многих случаях находится под давлением. Если в верхнем слое отрыть котлован, то вода поступит в него снизу под давлением и поднимется выше уровня, на котором она первоначально появилась. Такие воды называются напорными, а уровень, до которого они поднимаются, — установившимся уровнем грунтовых вод. Очевидно, что этот уровень должен выявляться при изысканиях и учитываться при проектировании. При просачивании воды небольшое количество ее всегда задерживается в верхнем почвенном слое (почвенные воды, верховодка). Не оказывая влияния на конструкцию фундаментов, наличие этих вод заставляет всегда принимать меры по изоляции фундаментов и стен от влаги. Изменение уровня грунтовых вод после возведения сооружения может резко понизить прочность основания и вызвать серьёзные деформации сооружения в следующих случаях: при наличии в грунте легко растворимых в воде веществ грунт с течением времени может резко изменить свои свойства и разрушиться; этого можно опасаться, когда химическим анализом установлено присутствие в грунтовой воде большого количества минеральных веществ. Поэтому во всех таких случаях необходимо обстоятельно изучить состав грунта и определить мероприятия, устраняющие возможность его разрушения; при расположении сооружения на мелких и пылеватых рыхлых песках, которые под давлением текут вместе с водой. Такие грунты называются плывунами. Если грунтовые воды имеют выход на поверхность (например в месте резкого изменения рельефа, при отрытии котлована или шурфа и т. д.), возникает опасность выноса частиц грунта из-под проектируемого сооружения или из-под зданий, расположенных рядом с котлованом. Поэтому при проектировании сооружения на плывуне необходимо специальными исследованиями установить пределы распространения плывунов, возможность выноса их в местах резких переломов поверхности рельефа, характер и рельеф подстилающих грунтов, направление и скорость движения грунтовых вод. На основании этих данных в каждом конкретном случае особо решается вопрос о выборе допускаемого давления на плывун с учётом влияния, которое будет,оказано этим давлением на уровень и движение грунтовых вод. Одновременно устанавливаются мероприятия, устраняющие возможность выноса грунта из-под сооружения; довольно сильно распространены особые глинистые грунты, которые, находясь под нагрузкой в сухом состоянии, ничем не отличаются по характеру работы от других глинистых грунтов, но при прохождении сквозь их толщу воды сразу резко теряют устойчивость. Такие грунты называются лёссовидными или просадочными. Как показала строительная практика, лёссовидные грунты могут служить основанием для сооружения, если устранена возможность замачивания их. Агрессивность грунтовых вод Грунтовые воды, способные разрушать цементные бетоны и растворы, называются агрессивными. Агрессивность их зависит от химического состава растворенных в них солей и кислот. Эти вещества попадают в воду из подземных естественных залежей или из отбросов некоторых производств. Поэтому агрессивные воды встречаются повсеместно. Вода даже с малым количеством вредных веществ может оказаться опасной для бетона, так как вследствие непрерывного движения воды на бетон действуют все новые и новые частицы вредных примесей. Поэтому всегда следует производить химический анализ воды. Во всякой воде имеется, хотя бы в ничтожном количестве, углекислота (С02). Она может быть связанной (неактивной, неспособной вступать в какие-либо новые соединения) и свободной (активной). Связанная углекислота для бетона безвредна. Свободная углекислота вступает в реакцию с известью бетона и образует растворимые в воде соли. В сильно загрязнённой воде, при наличии в ней и свободной углекислоты (С02), и сульфатов (S04), и хлоридов (С1), и окиси магния (MgO), путём взаимодействия с бетоном образуются растворимые соли, и потому агрессивность воды зависит от совокупности всех этих примесей. В сравнительно чистой воде при отсутствии хлора (С1) и свободной углекислоты (СО.,), при наличии солей магния (MgO) и натрия (NaO) в количестве, меньшем 60 мг/л, вредны растворы гипса, так как они ведут к образованию сложных солей («цементная бацилла»), которые увеличиваются в объёме и потому разрушают бетон. Весьма вредны примеси азотной и азотистой кислот и аммиака. Наоборот, кремнекислота в любом количестве безвредна. Кроме рассмотренных выше случаев нарушения устойчивости верхних слоёв грунта, практика знает не мало примеров, когда неустойчивым оказывалось все напластование грунтов в целом, и сооружение, расположенное на вполне прочных верхних слоях грунта, подвергалось разрушению. Такое нарушение устойчивости возможно в следующих случаях: вблизи рек и оврагов, в гористых районах, когда вследствие наклона нижних слоёв к горизонту возможно сползание по ним или обвал верхних пластов; опасность таких оползней и обвалов сильно возрастает при глинистых грунтах, особенно если они смачиваются водами; у высоких морских берегов, где вследствие подмыва возможно обрушение целых участков берега; в некоторых районах, где в силу различных причин на некоторой глубине образовались большие внутренние пустоты (карсты, выработки) при возведении сооружения непосредственно над ними возможен, под действием дополнительной нагрузки, провал всех верхних слоев; в сейсмических районах Все перечисленные особенности геологического строения участка не могут быть установлены простой разведкой грунтов, поэтому при строительстве в оползневых, обвальных, карстовых, сейсмических районах необходимы специальное геологическое обследование, устанавливающее возможность перечисленных явлений, и мероприятия, обеспечивающие устойчивость сооружения. Агрессивное воздействие на здания и сооружения грунтовых вод и мероприятия по защите от них Как показывают приведенные примеры, вода, находящаяся в грунте, может оказывать агрессивное воздействие на здания и сооружения. Воду, содержащуюся в почве, разделяют на «связанную» воду и воду, находящуюся в свободном состоянии; к первому виду относится вода, содержащаяся в порах грунта,—так называемая капиллярная вода и пленочная вода, ко второму виду — грунтовые (или подземные) воды. Под воздействием поверхностного натяжения и адгезии грунтовая вода по узким сообщающимся капиллярам почвы поднимается вверх, и чем уже эти капилляры, тем выше поднимается влага. Характеризуя вид грунта, мы оперируем таким понятием, как «высота капиллярного подъема», максимальная величина которой достигается тогда, когда между капиллярной тягой и гидростатическим давлением столба жидкости наступает равновесие. Зона, в которой поры грунта заполнены капиллярной водой, называется замкнутой капиллярной каймой; лежащая над ней зона грунта, капилляры которого заполнены как водой, так и воздухом, называется открытой капиллярной каймой. В той зоне грунта, где поры заполнены воздухом, вода содержится в виде пленки, обволакивающей частицы почвы; в зависимости от дальнейшего водонасыщения грунта можно говорить о капиллярной воде и грунтовых водах. Дождевая вода попадает в грунт в виде фильтрационной воды, пополняющей грунтовые воды, которые могут быть как стоячими (бассейны грунтовых вод), так и текучими (потоки грунтовых вод). 1 2 |