Глава XIII. Особенности проектирования фундаментов на засоленных грунтах и под оборудование

§ 1. Фундаменты на засоленных вечномерзлых грунтах

На побережье Северного Ледовитого океана широко распространены площади, сложенные засоленными вечномерзлыми грунтами. Несущие свойства этих грунтов пока еще мало изучены, а нормы не содержат количественных рекомендаций по их сопротивлениям.

Засоленный мерзлый грунт представляет собой сложную систему, состоящую при определенном температурно-влажностном режиме из минеральных частиц, кристаллов чистого льда, рассола, пузырьков газа и кристаллов соли.

Количество и состав солей в вечномерзлых грунтах не находится в статическом состоянии, а изменяется под влиянием термо-физико-химических и других процессов, протекающих в горных породах. Особенно сильно сказывается на понижении показателей прочности грунта избыточное содержание солей кристаллогидратов:

Засоленные мерзлые грунты относятся к категории пластично-мерзлых, состояние и прочностные характеристики которых зависят не только от степени засоленности, но и от температуры грунта, его состава и физических свойств.

Величина температуры замерзания засоленных грунтов всегда ниже нуля и определяется степенью влажности грунта, а также количеством и составом солей.

Данные о температуре замерзания засоленных суглинистых грунтов, распространенных на арктическом побережье, приводятся в табл. III-43.

Таблица III-43. Значения температуры замерзания засоленного суглинка

Расчет оснований, сложенных засоленными вечномерзлыми грунтами, производится по предельно длительной прочности и по предельным деформациям.

Для определения величины предельной нагрузки используется в соответствии с предложением Н. А. Цытовича и С. С. Вялова [6] формула Прандтля (III-34).

Поскольку экспериментальное определение величины С_дл затруднительно, следует использовать данные перехода от 8-часовых испытаний к длительным, рекомендуемым С. С. Вяловым для мерзлых грунтов:

(III-73)

Если практически неудобно проведение опытов продолжительностью 8 ч, можно ограничиться более кратковременными опытами с нахождением величины С₈ расчетом по Гришину

(III-74)

где T - время, соответствующее значению C_t в пределах от 0,5 до 8 ч;

A, В - коэффициенты, устанавливаемые по данным эксперимента в зависимости от состава грунта. Ниже приводятся значения этих коэффициентов:

Засоленным грунтам присущи более низкие величины предельных нагрузок, чем незасоленным твердомерзлым грунтам (табл. III-44).

Таблица III-44. Сравнительные данные о величине P_пр суглинистого вечномерзлого грунта

Данные предельных нагрузок на засоленные грунты полученные Ленморниипроектом, приведены в табл. III-45.

Таблица III-45. Значения предельных нагрузок для засоленных мерзлых грунтов

Примечание. Значение q при подсчете Р_пр принято равным 0,5 ^кг/_см².

В табл. III-46 приведены ориентировочные данные нормативных давлений на засоленный грунт; здесь величины R^н определены по предельной нагрузке, с введением коэффициента безопасности, принимаемого по С. С. Вялову равным 1,5:

Таблица III-46. Значения нормативных давлений для засоленных мерзлых грунтов

Величины R^н дифференцированы по виду грунта, степени его засоленности и температуре; засоленность грунта определяется солемером при проведении изысканий.

При давлениях на подошву фундамента, близких к значению R^н, осадки фундаментов будут иметь заведомо допустимую величину.

При условии расчета основания по предельным деформациям давление на подошву может быть принято и более R^н.

На величину сжимаемости особенно заметно влияет степень засоленности грунта: 1,5% засоленности (по отношению к весу сухой навески) обусловливает ползучесть грунта под нагрузкой при температуре -20÷30°С.

Определение величины осадки засоленных грунтов производится по способу элементарного суммирования с определением показателей сжимаемости по результатам компрессионных испытаний.

Если нагрузка будет превышать величину Р_пр, то следует вести расчет из условия допустимой скорости деформаций, аналогично расчетам сооружений на ползучесть.

Нарушение температурного режима основания при эксплуатации сооружения вызывает интенсивное уменьшение сил смерзания засоленного грунта с боковой поверхностью фундамента.

Таблица III-47. Сопротивление сдвигу при смерзании засоленных суглинистых грунтов с деревянными стойками

В табл. III-47 приводятся полученные в Ленморнтшпроекте экспериментальные данные расчетных значений предельно длительного сопротивления сдвигу при смерзании суглинков (засоленностью 0,3-0,4%) с деревянными столбчатыми фундаментами.