Просадочность лёсса и ее характеристики

Просадочностью называется способность лёссового макропористого грунта очень быстро размокать, терять прочность и уплотняться (под нагрузкой).

В качестве примера проявления просадочности, ниже приведена схема образования продольных трещин вдоль оросительного канала, проложенного в лёссовых грунтах. Причина появления подобных трещин – утечки воды из канала и замачивание лёссового основания.

Схема образования продольных трещин вдоль оросительного канала, проложенного в лёссовых грунтах.

Ширина раскрытия трещин составляла 30 – 40 см, а величина просадки 0,3 – 2 м. Явления просадки наблюдались в г. Грозном – у смотровых колодцев в результате переполнения их водой (то же в г. Запорожье и т.д.).

В массовом количестве с подобными явлениями сталкивались впервые уже в конце 20-х годов прошлого века при строительстве Западно-Сибирского Металлургического комбината. Значительные исследования тогда поэтому вопросу провел Абелев Ю.М. Ниже схематично показаны характерные виды аварийных ситуаций, которые возникли на заводе «Запорожсталь» (30-е годы прошлого столетия), по причине попадания воды в лёссовое основание возведённых сооружений.

Схемы характерных виды аварийных ситуаций, которые возникли на заводе «Запорожсталь» (30-е годы прошлого столетия).

Как и от чего происходит просадка лёссового основания? Для ответа на этот вопрос следует обратить внимание на физические свойства лёсса, который имеет преимущественно такие характеристики:

1. g = 14…16 кН/м³ (объёмный вес);
2. W = 6 – 15 % (вода в виде пленочной влаги);
3. П = 45 – 55% (пористость).
4. Большое наличие макропор в виде трубчатых канальцев диаметром 0,1…4 мм (преимущественно вертикальное положение) (см. схему).

Схема макроструктуры лёссового грунта и возможности развития просадки при попадании в неё воды.

Большое значение в формировании свойств лёссового грунта имеет его микроструктура (см. схему), которая представляет собой ячеисто-решетчатую структуру, состоящую из вытянутых минеральных частиц, соединённых по концам связями на основе кальция. Расстояния между частицами в данной структуре в 10…50 раз превышает их толщину.

Схема ячеисто-решетчатой микроструктуры лёссового грунта.

Такая система находится в равновесии и превосходно воспринимает статическую нагрузку в 2–3 кг/см², подобно пространственной конструкции. Роль узлов в данной системе заменяют связи, состоящие их кальцита (СаСО₃) - вяжущего вещества, а также склеивающие свойства пленочной воды глинистых частиц.

При замачивании (попадании воды) такой структуры, практически одновременно происходят следующие процессы:

1. Известь (СаСО₃) растворяется.
2. Глина увлажняется.
3. Толстые пленки воды – оказывают расклинивающие действие (см. схему).

Схема расклинивающего действия толстых плёнок воды - разрушение структуры лёссового грунта.

При замачивании происходят резкие местные провальные осадки (с разрушением структуры грунта), которые носят название – просадки.

Следствие просадки лёсса - неравномерные деформации зданий и сооружений, возведённых на данных основаниях.