Страница 2: Предложения по уточнению классификации засоленных грунтов для дорожного строительства (54149)

Таблица 4

Пластическая прочность естественно засоленных грунтов с ненарушенной и нарушенной структурой

Исследования сопротивления засоленных грунтов сдвигу (на приборе Гидропроекта). Изучение влияния солей на сопротивление грунтов сдвигу проводили по общепринятой методике.

В результате опытов было установлено, что хлористый натрий в малых количествах (до 1 %) увеличивает сопротивление грунтов сдвигу на 10 %. С увеличением содержания хлористого натрия в грунте от 3 до 13 % сопротивление грунта сдвигу уменьшается на 4 - 8 % по сравнению с незасоленным грунтом.

Сернокислый натрий в малых количествах (до 2 %) практически не оказывает влияния на сопротивление сдвигу. Содержание в грунте 3 - 5 % сернокислого натрия понижает сопротивление сдвигу на 4 - 18 % по сравнению с незасоленным грунтом. Дальнейшее увеличение содержания этой соли до 13 % не влияет на сопротивление грунта сдвигу. Значительное снижение сдвигоустойчивости грунтов, засоленных сернокислым натрием, связано с гидрофильностью иона SO4"4).

4) Рождественский Е.Д. Физико-технические свойства лессовых грунтов Узбекистана. Ташкент, Изд-во АН УзССР, 1960.

В грунто-солевых смесях, уплотненных при оптимальной влажности незасоленного грунта (W = 15 %), влияние хлористого натрия начинает проявляться с дозировки 3 % (рис. 2). С увеличением содержания NaCl до 13 % сопротивление грунта сдвигу уменьшается на - 4 - 13 %. Уменьшение сопротивления грунта сдвигу вызвано тем, что NaCl понижает оптимальную влажность грунта, т.е. при этих условиях влажность была выше оптимальной на 10 - 15 %, и часть воды находилась в свободном состоянии.

В смесях, содержащих Na2SO4  10H2O и уплотненных при оптимальной влажности (W = 15 %), сопротивление сдвигу возрастает по мере повышения дозировки соли. Повышение сопротивления грунта сдвигу вызвано тем, что ион SO4" связывает часть воды и у скоагулированных низкодисперсных частиц грунта возникают сухие контакты. Такие грунты имеют больший угол внутреннего трения, а сцепление с увеличением содержания соли уменьшается.

Рис. 2. Влияние солей на сопротивление грунтов сдвигу:

Исследованиями установлено, что присутствие 10 % гипса в легком пылеватом суглинке не влияет на сопротивление сдвигу. С увеличением количества гипса до 30 - 40 % сопротивление грунта сдвигу увеличивается на 20 - 28 % (рис. 2). Размеры кристаллов гипса в исследованном диапазоне 2 - 0,14 мм не оказывают влияния на сопротивление грунта сдвигу. Грунты, содержащие 30 - 40 % гипса, по сопротивлению сдвигу, как одному из важнейших свойств, определяющих степень устойчивости земляных сооружений, могут быть использованы для строительных целей.

Результаты исследований сильно-, избыточнозасоленных и гипсированных грунтов, отобранных из земляного полотна участков наблюдений на дорогах, построенных в Хорезмской, Бухарской областях Кара-Калпакской АССР и Голодной степи, свидетельствуют о том, что сдвигающие усилия, сцепление и угол внутреннего трения этих грунтов незначительно отличаются от аналогичных характеристик искусственно засоленных грунтов с содержанием 3 - 5 % хлоридов или сульфатов. Избыточнозасоленный грунт № 5 (табл. 5) характеризуется более высокими значениями сопротивления сдвигу, сцепления и угла внутреннего трения по сравнению с модельными засоленными грунтами, содержащими 13 % NaCl или 13 % Na2SO4  10H2O.

Для природных гипсированных грунтов, так же как и для искусственных моделей, характерно повышенное сопротивление сдвигу по сравнению с незасоленным грунтом. Неоднородность исследованных естественно засоленных грунтов по гранулометрическому составу и другим признакам не позволяют установить четкой закономерности влияния солей на сопротивление сдвигу.

Влияние солей на компрессионные свойства грунта

В связи с использованием засоленных грунтов в качестве строительного материала для возведения земляного полотна автомобильных дорог важно знать, как сжимается грунт под нагрузкой, а также и в условиях капиллярного увлажнения минерализованной водой.

Влияние NaCl на сжимаемость грунта при нагрузке 3 кг/см2 начинает проявляться с дозировки 10 - 13 %; коэффициент пористости уменьшается на 5 - 6 % по сравнению с исходным засоленным грунтом до приложения нагрузки (рис. 3).

Грунты с содержанием 4 - 5 % Na2SO4  10H2O при нагрузке 3 кг/см2 сжимаются на 7 % по сравнению с исходным засоленным грунтом до приложения нагрузки. С увеличением содержания этой соли от 8 до 13 % сжимаемость возрастает, а коэффициент пористости снижается на 8 - 10 %.

Гипсированные грунты (40 % CaSO4) при нагрузке 3 кг/см2 сжимаются на 7 % по сравнения с этим же грунтом до приложения нагрузки.

Большое практическое значение имеет сжимаемость естественно засоленных грунтов (рис. 4). Грунты, содержащие до 13 % NaCl, до 8 % Na2SO4  10H2O и 40 % CaSO4, уплотненные при оптимальной влажности до максимальной плотности, мало сжимаются при нагрузке 3 кг/см2. Следовательно, нет оснований опасаться появления в земляном полотне просадочных деформаций.

Таблица 5

Сопротивление сдвигу естественно засоленных грунтов

Рис. 3. Влияние NaCl, Na2SO4, CaSO4 на сжимаемость грунтов

Рис. 4. Сжимаемость естественно засоленных грунтов.

Условные обозначения см. в табл. 5 (номера грунтов)

Определение сжимаемости различно засоленных грунтов в условиях капиллярного увлажнения проводили при разных давлениях. Минерализованную воду подавали сразу после стабилизации осадки грунта под нагрузкой. По мессуре отмечали осадку образца, вызванную увлажнением, до ее условной стабилизации.

Относительную просадочность грунта iпр при заданном давлении рассчитывали по формуле5)

iпр = (h1 - h2)/h0,

где h1 - высота образца под давлением до замачивания, мм;

h2 - высота образца под тем же давлением после замачивания, мм;

h0 - первоначальная высота образца, мм.

5) Основания и фундаменты зданий и сооружений на просадочных грунтах. Нормы проектирования. СНиП II-Б.2-62, § 2 - 3.

Изучение влияния солей на просадочность грунтов в условиях капиллярного увлажнения показало, что грунты, содержащие до 13 % NaCl, до 8 % Na2SO4  10H2O, до 40 % CaSO4, относятся к непросадочным (табл. 6).

С целью выявления влияния минерализованных и неминерализованных грунтовых вод на плотность искусственно и естественно сильно-, избыточнозасоленных и гипсированных грунтов, уплотненных при оптимальной плотности, были проведены дополнительные опыты в колонках. За период 160 - 240-дневного капиллярного увлажнения произошло изменение влажности, объемного веса скелета и содержания легкорастворимых солей в слое грунта 0 - 20 см, а у гипсированных - в слое 0 - 9 см, считая от уровня воды.

Таблица 6

Относительная просадочность засоленных грунтов