Осадка - это, пожалуй, самый распространенный инженерно-геологический процесс. Любое здание давит на грунты, на которых построено. В некоторых случаях результат почти не заметен (легкий дом, слабосжимаемые грунты), а иногда трещат фундамент, стены, а то и вообще все разваливается. О том, как мирно жить с этим процессом и как недопустить деформаций, пойдет речь далее.
Что такое осадка
Начну, как водится, с определения.
Осадка – вертикальное смещение поверхности основания фундамента, происходящее в результате уплотнения грунта, вызванного увеличением действующей на него нагрузки от самого сооружения и расположенных вблизи зданий
Проще говоря, осадка – это процесс уменьшения объема грунта под нагрузкой.
Очень часто путают осадку, усадку и просадку, хотя это совсем разные процессы. Просадка – уменьшение объема грунта при замачивании, а усадка – уменьшение объема при высыхании.
Чем опасна осадка
Опасность этого процесса не столько в абсолютной величине, сколько в неравномерности. Если один угол каменного дома сядет на 1 см, а другой, скажем, на 10 см, то могут возникнуть трещины в стенах, фундаменте. При этом в случае осадки всего дома на 10 см с конструкциями все будет хорошо.
Механизм осадки
Под воздействием внешней нагрузки грунт начинает уплотняться. Частицы, которые были расположены в одном порядке, меняют свое положение, прилегая ближе друг к другу. Это приводит к уменьшению размера пор, отжатию из них воды (если есть что отжимать). Сам процесс уплотнения носит название «консолидация», а конкретно этот этап называется фильтрационной консолидацией.
Каждый грунт сжимается по-разному. Пески, будучи изначально несвязными грунтами, уплотняются неохотно, особенно, если в природном залегании уже плотные.
Глинистые грунты сжимаются долго и гораздо сильнее песков (про крупнообломочные и скальные вообще молчу). Для них иногда характерно продолжение деформаций после завершения фильтрационной консолидации. Это свойство называют ползучестью, и в цифрах ее может отразить коэффициент вторичной консолидации. Если говорить проще, то начинают разрушаться связи между частицами, они постепенно расползаются под нагрузкой в разные стороны.
Незатухающая ползучесть – специфическое свойство некоторых грунтов. Чаще всего оно проявляется у глин и суглинков, содержащих в своем составе органические вещества. Иначе это называют реологическими свойствами, ссылка на статью об этом будет в конце.
Расчет осадки
Чтобы с домом не произошли упомянутые неприятности, его надо проектировать под конкретные грунты, а потом строить по проекту. В рамках проектирования фундамента конструктор делает расчет осадки.
Параметр, который характеризует сопротивление грунта сжатию, называется «модуль общей деформации». Именно он играет основную роль со стороны грунтов в расчете осадки. Ползучесть – процесс нелинейный, его просчитать намного сложнее, чем начальный этап осадки. По этой причине ввели параметр под названием «расчетное сопротивление» (R), отражающий нагрузку, при которой грунт начнет деформироваться нелинейно. Смысл именно в этом, а не в том, какую нагрузку выдержит грунт.
Сама осадка в самом простом варианте рассчитывается методом послойного суммирования (тот самый метод, который прописан в СП 22.13330.2016). Здесь не буду грузить формулами, их применение – работа проектировщиков. Важно другое – уже из названия понятно, что суммируется осадка. В зачет идут все слои, которые будут испытывать нагрузку от дома. Глубина, до которой распространяется воздействие так и зовется – глубина сжимаемой толщи. Эта величина расчетная, и именно на эту глубину + 2 м надо бурить скважины при изысканиях.
Чем выше модуль деформации, тем сильнее грунт сопротивляется сжатию, а значит, осадка будет меньше. Нужно стремиться к тому, чтобы она была максимально одинакова по площади, поэтому важно, чтобы фундамент опирался на один слой, и чтобы в пределах сжимаемой толщи не было откровенно слабых грунтов.
Статьи по теме:
