در طراحی فونداسیون ساختمان ها و سازه ها باید عوامل زیادی را در نظر گرفت. باید به ترکیب و ساختار خاک توجه ویژه ای شود. برخی از گونه های آن زمانی که رطوبت تحت وزن خود یا در اثر بار خارجی افزایش می یابد، می توانند آویزان شوند. از این رو نام چنین خاک هایی - "نشست" است. ویژگی های آنها را بیشتر در نظر بگیرید.
بازدید
دسته مورد نظر شامل:
- خاک لس (دوغاب و لس).
- رس و لوم.
- انواع جدا از دوغاب پوششی و لوم.
- پسماندهای صنعتی فله. اینها به ویژه خاکستر، گرد و غبار رنده شده را شامل می شود.
- خاکهای رسی سیلتی با استحکام ساختاری بالا.
مشخصات
در مرحله اولیه سازماندهی ساخت و ساز، بررسی ترکیب خاک سایت برای شناسایی تغییر شکل های احتمالی ضروری است. وقوع آنهابا توجه به ویژگی های فرآیند تشکیل خاک. لایه ها در حالت فشرده ناکافی هستند. در خاک لس، چنین حالتی می تواند در تمام مدت وجود خود باقی بماند.
افزایش بار و رطوبت معمولاً باعث تراکم اضافی در لایه های زیرین می شود. با این حال، از آنجایی که تغییر شکل به نیروی تأثیر خارجی بستگی دارد، تراکم ناکافی ضخامت نسبت به فشار خارجی بیش از تنش ناشی از جرم خود باقی خواهد ماند.
توانایی تثبیت خاکهای نرم در آزمایشات آزمایشگاهی با نسبت کاهش مقاومت در هنگام خیس شدن به فشار عمل تعیین می شود.
خواص
علاوه بر کم تراکم، خاک های نشسته با رطوبت طبیعی کم، ترکیب گرد و غبار و استحکام ساختاری بالا مشخص می شوند.
اشباع خاک با آب در مناطق جنوبی، به طور معمول 0.04-0.12 است. در مناطق سیبری، منطقه میانی، این شاخص در محدوده 0.12-0.20 است. درجه رطوبت در منطقه مورد اول 0، 1-0، 3 است، در مورد دوم - 0، 3-0، 6.
استحکام سازه
عمدتاً به دلیل چسبندگی سیمانی است. هر چه رطوبت بیشتری وارد زمین شود، استحکام کمتری دارد.
نتایج تحقیقات نشان داده اند که لایه های آب نازک اثر گوه بر روی سازندها دارند. آنها به عنوان روان کننده عمل می کنند و باعث می شوند ذرات خاک نشسته راحت تر سر بخورند. فیلم‌ها لایه‌های متراکم‌تری را تحت تأثیر خارجی ایجاد می‌کنند.
کلاچ اشباع شده استرطوبت خاک فرو نشسته با تأثیر نیروی جاذبه مولکولی تعیین می شود. این مقدار به درجه چگالی و ترکیب زمین بستگی دارد.
ویژگی فرآیند
کاهش یک فرآیند فیزیکی و شیمیایی پیچیده است. در اثر جابجایی و بسته بندی متراکم تر (فشرده) ذرات و سنگدانه ها به صورت فشرده شدن خاک خود را نشان می دهد. به همین دلیل تخلخل کل لایه ها به حالتی مطابق با سطح فشار عمل کاهش می یابد.
افزایش تراکم منجر به تغییراتی در خصوصیات فردی می شود. متعاقباً تحت تأثیر فشار، تراکم ادامه می یابد، به ترتیب، استحکام افزایش می یابد.
شرایط
برای کاهش هزینه ها:
- باری که از پی یا جرم خود وارد می شود، که در صورت خیس شدن، بر نیروهای پیوستگی ذرات غلبه می کند.
- سطح رطوبت کافی. این به کاهش قدرت کمک می کند.
این عوامل باید با هم کار کنند.
رطوبت مدت زمان تغییر شکل خاکهای نشسته را تعیین می کند. به عنوان یک قاعده، در یک زمان نسبتا کوتاه رخ می دهد. این به دلیل این واقعیت است که زمین عمدتاً در حالت رطوبت کم است.
تغییر شکل در حالت اشباع از آب زمانی که آب در خاک فیلتر می شود زمان بیشتری می برد.
روشهای تعیین تراکم خاک
فرونشست نسبی با نمونه هایی از ساختار دست نخورده تعیین می شود. برای این، یک دستگاه فشرده سازی استفاده می شود -تراکم سنج خاک روش های زیر در مطالعه استفاده می شود:
- منحنی تک با آنالیز یک نمونه و خیساندن آن در مرحله نهایی بار جاری. با این روش می توان تراکم پذیری خاک را در رطوبت معین یا طبیعی و همچنین تمایل نسبی به تغییر شکل در یک فشار معین را تعیین کرد.
- دو منحنی آزمایش 2 نمونه با درجه چگالی یکسان. یکی در رطوبت طبیعی بررسی می شود، دوم - در حالت اشباع. این روش به شما امکان می دهد تراکم پذیری را در رطوبت کامل و طبیعی، تمایل نسبی به تغییر شکل در هنگام تغییر بار از صفر به نهایی تعیین کنید.
- ترکیبی. این روش ترکیبی اصلاح شده از دو روش قبلی است. آزمایش بر روی یک نمونه انجام می شود. ابتدا در حالت طبیعی تا فشار 0.1 مگاپاسکال بررسی می شود. استفاده از روش ترکیبی به شما امکان می‌دهد تا همان ویژگی‌های روش ۲ منحنی را تجزیه و تحلیل کنید.
نکات مهم
در حین آزمایش در تراکم سنج خاک با استفاده از هر یک از گزینه های فوق، باید در نظر داشت که نتایج مطالعات بسیار متفاوت است. در این رابطه، برخی از شاخص ها، حتی در هنگام آزمایش یک نمونه، ممکن است 1، 5-3، و در برخی موارد حتی 5 برابر متفاوت باشند.
چنین نوسانات قابل توجهی با اندازه کوچک نمونه ها، ناهمگونی مواد به دلیل کربنات و سایر اجزاء، یا وجود منافذ بزرگ مرتبط است. اجتناب ناپذیرخطاهای تحقیق.
عوامل مؤثر
در طول مطالعات متعدد مشخص شده است که شاخص تمایل خاک به فرونشست عمدتاً به: بستگی دارد:
- فشار.
- درجات تراکم خاک با رطوبت طبیعی.
- ترکیب خاک فرونشست.
- سطح افزایش رطوبت.
وابستگی به بار در منحنی منعکس می شود که بر اساس آن با افزایش شاخص، مقدار تمایل نسبی به تغییر ابتدا به حداکثر مقدار خود نیز می رسد. با افزایش بعدی فشار، شروع به نزدیک شدن به صفر می کند.
به عنوان یک قاعده، برای لوم های شنی لس مانند، لس ها، لوم ها، فشار 0.2-0.5 مگاپاسکال و برای رس های لس مانند - 0.4-0.6 MPa است.
وابستگی ناشی از این واقعیت است که در فرآیند بارگیری خاک با اشباع طبیعی در یک سطح معین، تخریب سازه آغاز می شود. در این مورد، فشرده سازی شدید بدون تغییر در اشباع آب مشاهده می شود. تغییر شکل در جریان افزایش فشار تا زمانی که لایه به حالت بسیار متراکم خود برسد ادامه خواهد داشت.
وابستگی به ترکیب خاک
در این واقعیت بیان می شود که با افزایش تعداد پلاستیسیته، نشانگر تمایل نسبی به تغییر شکل کاهش می یابد. به عبارت ساده، درجه بیشتری از تنوع ساختار مشخصه دوغاب است، مقدار کوچکتر - برای خاک رس. طبیعتاً برای اینکه این قانون درست باشد، سایر شرایط باید برابر باشند.
فشار اولیه
هنگام طراحی پی ساختمان ها و سازه هابار سازه ها بر روی زمین محاسبه می شود. در این مورد، فشار اولیه (حداقل) تعیین می شود، که در آن تغییر شکل در اشباع کامل با آب شروع می شود. استحکام ساختاری طبیعی خاک را نقض می کند. این منجر به این واقعیت می شود که روند طبیعی تراکم مختل می شود. این تغییرات به نوبه خود با بازسازی ساختاری و تراکم شدید همراه است.
با توجه به موارد فوق به نظر می رسد در مرحله طراحی هنگام ساماندهی ساخت و ساز، فشار اولیه باید نزدیک به صفر گرفته شود. با این حال، در عمل این مورد نیست. پارامتر مشخص شده باید به گونه ای استفاده شود که ضخامت طبق قوانین کلی به عنوان عدم نشست در نظر گرفته شود.
تخصیص شاخص
فشار اولیه هنگام طراحی پی بر روی خاک های نشسته برای تعیین: استفاده می شود
- بار طراحی که در آن هیچ تغییری وجود نخواهد داشت.
- اندازه ناحیه ای که در آن فشردگی از جرم پی اتفاق می افتد.
- عمق تغییر شکل خاک یا ضخامت بالشتک خاک، کاملاً بدون تغییر شکل.
- عمقی که تغییرات جرم خاک از آن شروع می شود.
رطوبت اولیه
به شاخصی گفته می شود که در آن خاک در حالت تنش شروع به فرونشست می کند. هنگام تعیین رطوبت اولیه، مقدار نسبی 0.01 به عنوان یک مقدار نرمال در نظر گرفته می شود.
روش تعیین پارامتر بر اساس تست های آزمایشگاهی فشرده سازی است. 4-6 نمونه برای مطالعه مورد نیاز است. از دو روش استفاده می شودمنحنی ها.
یک نمونه در رطوبت طبیعی با بارگذاری تا حداکثر فشار در مراحل جداگانه آزمایش می شود. با آن خاک تا زمانی که فرونشست تثبیت شود خیس می شود.
نمونه دوم ابتدا با آب اشباع می شود و سپس با خیساندن مداوم، در همان مراحل تا فشار نهایی بارگذاری می شود.
مرطوب‌سازی نمونه‌های باقی‌مانده تا شاخص‌هایی انجام می‌شود که حد رطوبت را از اولیه تا اشباع کامل آب به فواصل نسبتاً مساوی تقسیم می‌کنند. سپس در دستگاه های فشرده سازی بررسی می شوند.
افزایش با ریختن حجم محاسبه شده آب در نمونه ها با نگه داشتن بیشتر به مدت 1-3 روز تا تثبیت سطح اشباع حاصل می شود.
ویژگی های تغییر شکل
آنها ضرایب تراکم پذیری و تغییرپذیری آن، مدول تغییر شکل، تراکم نسبی هستند.
مدول تغییر شکل برای محاسبه شاخص های احتمالی نشست پی و عدم یکنواختی آنها استفاده می شود. به عنوان یک قاعده، در زمینه تعیین می شود. برای این کار، نمونه های خاک با بارهای استاتیکی آزمایش می شوند. مقدار مدول تغییر شکل تحت تأثیر رطوبت، سطح چگالی، انسجام ساختاری و مقاومت خاک است.
با افزایش جرم خاک، این شاخص افزایش می یابد و با اشباع بیشتر با آب کاهش می یابد.
ضریب تغییرپذیری تراکم
به عنوان نسبت تراکم پذیری تحت رطوبت ثابت یا طبیعی به ویژگی های خاک در حالت اشباع از آب تعریف می شود.
تطابقضرایب به دست آمده در مطالعات میدانی و آزمایشگاهی نشان می دهد که تفاوت بین آنها ناچیز است. در محدوده 0.65-2 برابر است. بنابراین برای کاربرد عملی کافی است شاخص ها را در آزمایشگاه تعیین کنید.
ضریب تغییرپذیری عمدتاً به فشار، رطوبت و میزان افزایش آن بستگی دارد. با افزایش فشار، شاخص افزایش می یابد، با افزایش رطوبت طبیعی، کاهش می یابد. هنگامی که به طور کامل با آب اشباع شود، ضریب به 1 نزدیک می شود.
ویژگی های قدرت
آنها زاویه اصطکاک داخلی و انسجام خاص هستند. آنها به مقاومت ساختاری، سطح اشباع آب و (به میزان کمتر) چگالی بستگی دارند. با افزایش رطوبت، چسبندگی 2-10 برابر کاهش می یابد و زاویه 1.05-1.2 کاهش می یابد و با افزایش استحکام سازه، چسبندگی افزایش می یابد.
انواع خاکهای فرونشست
در مجموع 2 مورد وجود دارد:
- افتادگی عمدتاً در ناحیه قابل تغییر شکل پایه تحت تأثیر بار پی یا سایر عوامل خارجی رخ می دهد. در عین حال تغییر شکل ناشی از وزن آن تقریباً وجود ندارد یا بیشتر از 5 سانتی متر نیست.
- نشست احتمالی خاک از توده آن. عمدتاً در لایه پایین ضخامت و بیش از 5 سانتی متر رخ می دهد. تحت تأثیر یک بار خارجی، ممکن است در قسمت بالایی در محدوده منطقه تغییر شکل پذیر نیز فرونشست رخ دهد.
نوع فرونشست در ارزیابی شرایط ساخت و ساز، توسعه اقدامات ضد فرونشست، طراحی پی،پی، خود ساختمان.
اطلاعات تکمیلی
افتادگی ممکن است در هر مرحله از ساخت و ساز یا بهره برداری از یک سازه رخ دهد. می تواند پس از افزایش رطوبت اولیه فرونشست ظاهر شود.
در طول خیساندن اضطراری، خاک در محدوده منطقه تغییر شکل پذیر به سرعت - در عرض 1-5 سانتی متر در روز - فرو می ریزد. پس از قطع تامین رطوبت، پس از چند روز، کاهش تثبیت می شود.
اگر خیساندن اولیه در داخل مرزهای بخشی از ناحیه تغییر شکل صورت گرفته باشد، با هر اشباع آب بعدی، فرونشست تا زمانی که کل ناحیه کاملاً مرطوب شود، رخ می دهد. بر این اساس با افزایش بار روی خاک افزایش می یابد.
با خیساندن شدید و مداوم، فرونشست خاک به حرکت رو به پایین لایه مرطوب کننده و تشکیل ناحیه اشباع از آب بستگی دارد. در این حالت، به محض رسیدن جبهه مرطوب کننده به عمقی که خاک از وزن خود فرورفته است، فرونشست آغاز می شود.
