К структурно-неустойчивым основаниям относятся, прежде всего, просадочные лёссовые
грунты.
Просадкам подвержены лёссы и многие разновидности лёссовидных пород.
Около 15% территории России занято примерно такими грунтами. Украина, Закавказье,
Забайкалье, Китай имеют на карте желтый цвет – цвет лёсса.
Гипотеза происхождения лёсса:
Схема образования лёссового грунта по эоловой теории.
По эоловой теории происхождения лёсса, пылеватые отложения с различными коэффициентами
пористости е1, е2, и т.д. откладывались ветровыми наносами
слоями и постепенно прорастали растительностью. Со временем растительность сгнивает,
вода испаряется, а соли остаются.
В результате грунты оказываются недоуплотненными с наличием большого количества
макропор.
Схема образования макропор и солей кальция в лёссовом грунте.
Эта особенность лёсса влияет на его строительные свойства, возникает возможность
возникновения просадки.
В практике строительства были случаи, когда здания, просуществовавшие значительное
количество лет на лёссовом основании без деформаций, вдруг внезапно начинали разрушаться.
Причина – замачивание лесса и отсюда его просадка.
Пример: церковь постройки ХII века
Схема развития событий, вызвавших проявление просадки лёссового основания.
Фундаменты церкви, постройки XII века с глубиной заложения 7 м прорезали слой лёсса
и опирались на скальный грунт. Такая конструкция являлось вполне надёжной, однако
в XIX веке к церкви выполнили пристройку меньших размеров и меньшей глубиной заложения.
Таким образом, фундаменты этого сооружения остались в лёссовом грунте. Со временем
была нарушена инфильтрация воды (вспахали луг) и вода замочила лёсс. В результате
пристройка XIX века развалилась (это произошло уже в ХХ в.). Произошла просадка
лёссового основания.
Макроструктура лёсса (левая схема) и микроструктура лёсса (правая схема), влияющие
на просадку.
В сухом состоянии структура лёссового основания находится в равновесии и выдерживает
нагрузку 2–3 кг/см2 (0,2…0,3 МПа).
При замачивании вода разрушает связи между минеральными частицами, и это приводит
к следующим последствиям:
- Известь (соли Са) растворяется.
- Глина увлажняется.
- Толстые плёнки воды вокруг глинистых частиц оказывают расклинивающее действие.
Расклинивающие действие толстых плёнок воды, вызывающие разрушение связей в лёссовом
грунте.
В результате минеральные частицы падают в крупные поры, и грунт превращается в обычный
суглинок с дальнейшим развитием просадки.
Просадками называются местные, быстро протекающие вертикальные
деформации грунта, обусловленные резким коренным нарушением структуры.
Компрессионная кривая для лёссового грунта, разрушение пор при Wест (грунт
обладает определенной структурной прочностью).
Просадочность грунтов оценивается коэффициентом относительной просадочности.
Вычисление коэффициента относительной просадочности по результатам испытаний.
При Δпр>0,01–
грунт считается просадочным.