РОЗДІЛ 2
ОСОБЛИВОСТІ РОБОТИ ОСНОВИ АРМОВАНОЇ ГОРИЗОНТАЛЬНИМИ ЛІНІЙНИМИ ГНУЧКИМИ ЕЛЕМЕНТАМИ
2.1 Принципи застосування методу армування ґрунтів горизонтальними елементами в складних ґрунтових умовах.
Армування ґрунту горизонтальними лінійними гнучкими елементами застосовують майже в усіх галузях геотехнічної практики, при розміщенні майданчика будівництва в складних ґрунтових умовах (рис. 2.1). Розглянемо більш детально кожну з складних умов будівництва, такі як підроблювані гірничими виробками площі, просідаючі ґрунти, ділянки небезпечні щодо можливості суфозії та карсту, зсувів, а також насипні, органогенні та вічномерзлі ґрунти, на прикладі армування подушки під фундаментом будівлі, що буде зводитися. В цьому випадку необхідно дотримуватися таких вимог [33], як достатня міцність елементів армування та оптимальна поверхня контакту елементів з ґрунтом.
Перш за все розглянемо принцип використання цього методу при будівництві на територіях, що вже підробленні або в майбутньому будуть підроблені гірничими виробками та підземними міськими спорудами. Крім мульди зрушення, що безпосередньо утворюється протягом певного часу над гірничою виробкою, в межах якої відбувається осідання, нахили, деформації кривизни, стиснення та розтягу земної поверхні, можливі і інші небезпечні процеси, які досягають земної поверхні [116]:
* ущільнення ґрунту від дренажу, що веде до осідання шарів, які залягають вище і завершується осіданням земної поверхні з утворенням дренажної мульди осідання;
* суфозія в підземну виробку, в результаті якої утворюється суфозійна порожнина, і, залежно від її висоти, відбувається або обвалення, або осідання
Рисунок 2.1 - Застосування методу армування в складних ґрунтових умовах
ґрунту, а на земній поверхні відповідно утворюється суфозійний провал або суфозійна мульда зрушення.
Введення арматурного елементу в ґрунтовий масив стоїть на перешкоді шкідливого впливу деформацій земної поверхні на існуючі будівлі. Найбільш розповсюджений метод горизонтального армування ґрунту, очевидно, варто застосовувати при новому будівництві, над невеликими за площею підземними порожнинами. Розглянемо геометричну схему процесу зрушення порід над такою порожниною СД (це може бути, лінія метрополітену або підземна порожнина, техногенного, суфозійного, карстового походження). В цьому випадку мульда зрушення на земній поверхні АВ є нерозвиненою, має чашоподібну форму, у неї відсутня плоска ділянка (рис. 2.2). Будівля, яку розміщено в центральній частині такої мульди, зазнає деформацій розтягу фундаменту і нижніх наземних конструкцій та стиснення верхніх (зокрема перемичок над вікнами, залізобетонних поясів на рівні перекриття і т.д.). Введення в ґрунтову основу горизонтальних елементів армування, які сприймуть частину зусиль розтягу, суттєво обмежить ці деформації (рис. 2.3). Згідно [89] руйнування армогрунтових споруд, що знаходяться на підроблюваних територіях, характеризується розривом елементів армування, внаслідок розтягнення земної поверхні, тому необхідно забезпечити потрібну їх міцність, а також довжину арматурних елементів. Бажана також анкеровка кінців арматурних елементів, при їх кількості не менше 4 [97]. Це дозволить уникнути проковзування арматурних елементів у ґрунті, що зменшить осадку основ будівель та споруд.
Коли будівля розміщується таким чином, що у її нижній частині відбуваються деформації стиску, а у верхній - розтягу, доцільно використовувати металеві або залізобетонні арматурні елементи, що мають високу міцність на стиск, з шорсткою поверхнею, для забезпечення більш високого коефіцієнту тертя по ґрунту. Якщо арматурний елемент не буде мати достатньої міцності на стиск, то в цьому випадку, він не тільки не покращить властивості основи, а й може привести до їх погіршення, за рахунок утворення фіксованих площадок ковзання [50]. Але недоліком металевих елементів є відносно висока вартість і нестійкість внаслідок можливої корозії, тому їх використання потребує техніко-економічного порівняння з іншими можливими варіантами захисту будівлі від небезпечних деформацій.
У випадку прояву суфозійних процесів для створення армогрунту не дозволяється використовувати піски середньої крупності та мілкі піски, а необхідно взяти глинисті ґрунти або крупний пісок, чи щебінь для влаштування подушки. Якщо не виконати цю умову, то це може привести до втрати зчеплення арматурного елементу з ґрунтом, а як наслідок, можливе лавиноподібне руйнування основи та будівлі.
Розрахунок армованого ґрунту в таких умовах ведеться емпіричними методами залежно від процентного вмісту арматурних елементів [86].
Представляє інтерес застосування методу армування ґрунту при будівництві на просідаючих ґрунтах, так як вони складають до 70 % території України. Відомо, що ці ґрунти при малій вологості мають відносно непогані характеристики, але наявність водорозчинних скелетних зв'язків і висока пористість веде до їх різкого погіршення при замоканні. Це призводить до локального значного просідання з утворенням провалів, нахилів, пошкоджень і навіть руйнування будівель [120].
У більшості випадків, для створення армогрунтового масиву на просідаючих ґрунтах, застосовують маловологий пісок середньої крупності та мілкий пісок [30,34,54]. Однак, в деяких працях [105,110], висвітлено питання використання глинистого ґрунту і реологічні властивості створеного масиву. Слабку взаємодію глинистого ґрунту порушеної структури з арматурними елементами пояснюють процесом консолідації, хоча через певний проміжок часу біля поверхні контакту утворюється шар ґрунту, що має зв'язок з ґрунтом, який заключено між арматурними елементами.
Розглянемо два типи локальних послаблень при просіданні ґрунту:
1) під торцем будівлі;
2) під центром будівлі.
У першому випадку, кінці арматурних елементів можуть виключитися з роботи, оскільки матеріал подушки (для піску) зазнає суттєвого розущільнення. Внаслідок цьог