Деформации сооружений в результате сезонного изменения влажности грунтов в основании

Деформации сооружений в результате сезонного изменения влажности грунтов в основании

Движения набухающих грунтов в зоне сезонного изменения были рассмотрены выше. Установлено, что в результате климатических особенностей в определенные периоды года наблюдается увеличение или уменьшение влажности грунта, что обусловливает набухание или усадку глинистого грунта.

Если фундаменты сооружений не прорезают зону сезонных изменений влажности, то в течение многих лет они периодически поднимаются при увеличении влажности и дают осадку при уменьшении влажности. При этом деформации основания (набухание — усадка) носят сезонный характер. Такая закономерность находится в тесной связи с балансом атмосферных осадков и климатическими условиями.

Данные наблюдения показывают, что начиная с ноября-декабря здания испытывают подъем, продолжающийся до мая-июня. Это вызвано набуханием грунта, связанным с увеличением количества атмосферных вод, поступающих в грунт. Кроме того, в зимний период практически отсутствует испарение, а возникновение температурного градиента способствует перемещению влаги в верхние слои основания.

Начиная с июня-июля наблюдается интенсивное испарение воды в верхних слоях грунта, что приводит к уменьшению влажности, а также перемещению влаги в нижние слои грунта. В результате происходит усадка грунта, и здание начинает опускаться. Этот процесс длится, как правило, до октября-ноября. После этого вновь начинается подъем, и годовой цикл набухание — усадка повторяется.

Следует отметить, что в рассмотренном случае эти цикличные движения произошли на фоне незначительной общей осадки здания. Это объясняется тем, что количество осадков в зимне-весенний период было незначительным (171 мм). Осадки же, выпадаемые в летний период, не могут оказать влияния на изменение влажностного режима грунта в основании но двум причинам.

Во-первых, глубина проникновения выпадающих осадков незначительна и меньше глубины заложения подошвы фундамента. Во-вторых, в летний период интенсивное испарение полностью нивелирует влияние выпадающих осадков и в это время, как правило, наблюдается дефицит влажности в верхнем слое основания.

Подъем или осадка отдельных марок, установленных в здании, в этом случае достигают 15 — 20 мм. Однако эти подъемы протекают неравномерно, а в некоторых зданиях достигают 0,0008. Вследствие цикличности и неравномерности деформаций конструкции начинают деформироваться: в стенах появляются трещины и происходит сползание с опор балок и плит перекрытия. Трещины появляются, как правило, в центре здания к имеют наибольшую величину раскрытия в верхней части.

К осени эти трещины практически закрываются. На деформации сооружений отрицательно влияют близко-расположенные деревья, которые поглощают влагу из грунта. При этом нижним пределом влажности, яри которой возможен отсос воды деревьями, является так называемая влажность увядания, величина которой значительно ниже влажности набухания. Следовательно, если грунт имеет влажность, равную или близкую к влажности набухания, то за счет транспирации влаги деревьями возможно уменьшение влажности, что приводит к усадке грунта.

Эти два фактора (испарение и транспирация влаги деревьями) являются причиной усадки грунта в жаркий период, что приводит к осадке фундамента и деформациям сооружений. Так, в засушливый год в одном из поселков Волгограда начались интенсивные деформации 2-х этажных жилых домов. Обследование показало, что глубина заложения фундаментов наружных стен составляла около 1,2 м, что значительно меньше зоны сезонных изменений влажности.

Кроме того, в непосредственной близости от зданий (примерно в 3 — 4 м) находились деревья. Испарение и транспирация влаги деревьями привели к уменьшению влажности грунта в основании на 5 — 6 %, что явилось причиной появления трещин в стенах зданий и нарушения целостности перекрытия.

Приведенные примеры деформаций характерны дан зданий, возведенных на глинистых грунтах. Однако аналогичные случаи деформаций наблюдаются и в зданиях, возведенных на суглинках, которые при большой нагрузке могут проявлять просадочные свойства.