Органоминеральные грунты

Органоминеральные грунты

К органоминеральным грунтам относятся  илы, сапропели и заторфованные. Органоминеральные грунты представляют собой своеобразные осадочные образования, которые часто занимают большие, но локальные площади. Своим происхождением они обязаны водной среде и располагаются в речных долинах, на низких берегах морей, озер, водохранилищ, в пониженных частях рельефа, на территориях с высоким положением уровней грунтовых вод, например, в тундре. Органоминеральные грунты наиболее типичны для территорий, где развиты болота. Все органоминеральные грунты высокопористы и водонасыщены. В их составе: 1 песчано-пылевато-глинистые частицы; 2 органический минерал; 3 воды, которые присутствуют обязательно и в большом количестве. Во многих этих грунтах воды бывает больше, чем минеральной и органической частей. Органический минерал содержится в следующих количествах: илы — в основном гумус и в количестве не менее 10 %; сапропели —до 30 % гумуса с примесью растительных остатков; заторфованные грунты —до 50 % растительных остатков с примесью гумуса. Оценка органоминеральных грунтов производится по следующим характеристикам: природная влажность W

1. плотность грунта и частиц
2. содержание органических веществ
3. полная влагоемкость Wn. коэффициент Кф

модуль деформации Е. Ил — водонасыщенный современный или древний осадок дна водоемов в виде песчано-пылевато-глинистых масс с органическим перегноем гумусом. Окраска черная, масса рыхлая, количество воды превышает содержание минеральной части за исключением древнего ила. Ил следует считать начальной стадией формирования глинистой осадочной породы. Мощность слоев илов колеблется от сантиметров до нескольких метров. Модуль деформации Е колеблется от 0,1 до 2 МПа. Коэффициент пористости для илов супесчаного состава составляет 0,8—1,2; суглинистого 0,9—1,6 и глинистого 1,2—2. Илы практически не держат нагрузки, под нагрузкой легко выдавливаются, при динамическом воздействии переходят в разжиженное состояние. Небольшую нагрузку выдерживают лишь древние илы, особенно если они перекрыты какой-либо толщей глинистых отложений. Сапропели — это рыхлые водонасыщенные песчано-пылевато-глинистые отложения, содержащие органический материал.

Заторфованные грунты — это песчано-пылевато-глинистые водона-сыщенные грунты, но с большим содержанием органических веществ до 50 % в виде остатков корней растений с примесью гумуса.

Органические грунты. Все эти  грунты состоят в основном из органического  материала. Типичным представителем этих грунтов является торф, сложенный  из неполно разложившихся болотных растений. Окраска чаше всего темно-коричневая. В торфах всегда имеется примесь  песка, пылеватых и глинистых  частиц. Растения создают волокнистый  каркас, что является его структурой. Большинство торфов сформировалось в древние времена и на сегодня между собой различаются по степени разложения растительных остатков и геологическому строению.

Все органоминеральные и органические грунты содержат воду, которая обладает агрессивными свойствами по отношению  к строительным материалам. В связи  с непрерывным гниением растительных остатков их свойства очень изменчивы  во времени. Модуль деформации Е обычно меньше 5 МПа. Лучше всего нагрузки держат древние, более плотные торфы. Строительство зданий и сооружений на органоминеральных и органических грунтах представляет собой сложную задачу, поэтому осуществляется по специальным нормативам. В каждом случае используются разные мероприятия по предотвращению возможных деформаций оснований и повышению их несущей способности: 1 для илов и сапропелей; 2 для торфов и заторфованных грунтов. Засоленные грунтыК засоленным грунтам относятся дисперсные грунты, содержащие значительное количество водорастворимых солей. В литологическом отношении это могут быть пески, супеси, суглинки, глины и в некоторых случаях даже крупнообломочные грунты. Засоленные грунты типичны для поверхности земли и свойственны районам с засушливым климатом. Появление солей в грунтах связано со многими причинами:

1. жаркий климат, при котором испарение преобладает над количеством выпадающих атмосферных осадков
2. бессточный для воды рельеф местности
3. подтопление территорий грунтовыми водами, вызванное неправильной эксплуатацией человеком оросительных систем
4. попадание определенной части водорастворимых солей в грунтыпри их формировании.

 Соли в грунтах присутствуют в различных формах:

1. в виде отдельных крупных кристаллов
2. в виде мелких рассеянных кристаллов по всей массе грунта
3. в форме больших скоплений друз, разбросанных по всемумассиву фунта,

В грунтах обычно присутствуют все  эти формы солей, но в силу каких-то причин одна из них занимает основное место.

Среди водорастворимых солей в грунтах находятся легко- и сред-нерастворимые соли. К легкорастворимым относятся: хлориды типа минерала галита и кислые соли угольной кислоты; к среднерастворимым — сульфаты типа гипса. Карбонаты типа кальцита тоже растворяются в воде, но к числу водорастворимых можно относить с известной условностью. Их растворение происходит длительное время и при наличии в воде агрессивной углекислоты.

Количество солей, оказывающих  влияние на изменение свойств, в  различных грунтах неодинаково  и колеблется от 0,3 до 5 % и больше к весу грунта. Вот некоторые примеры  грунтов, которые считаются засоленными  при следующем количестве солей: пески —0,5 % и более; пылевато-глинистые  грунты — 5 % и более; крупнообломочные грунты г—2 % и более.

 К основным типам засоленных глинистых грунтов относятся солончаки, солонцы и такыры. Солончаки формируются в долинах рек, соленых озерах, лиманах и содержат серно-кислые соли натрия, хлориды кальция и магния. Солонцы располагаются на высоких участках рельефа местности и содержат карбонаты натрия соду, сульфаты натрия и гипс. Такыры — большие равнинные площади, покрытые глинистыми грунтами твердой консистенции и разбитые сетью трещин усадки. Такыры содержат гипс, карбонаты и небольшое количество легкорастворимых солей. Количество солей и их состав в грунтах определяются химическими лабораторными анализами.

В природных условиях, например, при  неправильном орошении сельскохозяйственных полей, нередко происходит «засоление»  почв и фунтов. В районах строительства  на территориях, где эксплуатируются  здания и сооружения с большим водообменном, обычно наблюдается обратный процесс — «рассоление».

 Водорастворимые соли в определенной мере упрочняют фунты, так как являются их цементирующей составляющей, но фунтовые основания зданий и сооружений никогда не остаются сухими. В период эксплуатации основания объектов, как правило, обводняются, возникает постоянная фильтрация воды. Все это приводит к растворению солей, рассолению фунтов оснований, т. е. к выщелачиванию солей. В отличие от механической суффозии это чисто химический процесс. При растворении солей изменяются свойства оснований и, в первую очередь, их физико-механические: прочностные и деформационные показатели, а также пластичность, пористость, гранулометрический состав. Вначале вымываются легкорастворимые соли, после этого, в результате уже длительной фильтрации воды, выносятся средне- и даже труднорастворимые соли. Растворение и вынос гипса из суглинков, супесей, песков и крупнообломочных фунтов может происходить в сроки, соизмеримые с периодом эксплуатации зданий и сооружений.

 Строительство на засоленных фунтах имеет свои трудности и осуществляется по своим нормам и правилам. При возведении объектов используются различные приемы строительства:

1. прорезка фундаментами зданий слоя засоленного фунта
2. водозащита оснований от проникновения в них атмосферных и
3. технических вод
4. прекращение фильтрации подземной воды устройством дренажей
5. и непроницаемых завес
6. отсыпка на засоленный фунт без солевых фунтовых подушек из
7. песка или суглинков
8. предпостроечное рассоление и уплотнение грунтового основания
9. искусственное закрепление засоленного массива фунта методами
10. технической мелиорации кроме крупнообломочных фунтов, обладающих высокой фильтрационной способностью.

 Выбор того или иного приема зависит от геологического строения и гидрогеологии строительной площадки, типа и вида фунтов оснований, характера засоления, конструкций объекта и технических возможностей строительной организации.

В районах распространения  органоминеральных и органических грунтов следует дополнительно  устанавливать для разработки проекта  и отражать в техническом отчете: распространение и мощность болотных отложений; тип торфа (низинный, верховой); разновидности заторфованных грунтов, их состав и свойства; источники обводнения грунтовой толщи; местоположение выходов родников, наличие озер и сплавин, общую тенденцию развития болота (его деградацию или прогрессирующее заболачивание прилегающей территории); для торфов и заторфованных грунтов - влажность и плотность в водонасыщенном состоянии, содержание органических веществ, степень разложения, зольность, ботанический состав (при необходимости); для илов и сапропелей - гранулометрический состав, содержание органических веществ, карбонатов, состав и содержание водорастворимых солей (для осадков соленых водоемов); показатели консолидации и ползучести; нормативные и расчетные значения прочностных и деформационных свойств органоминеральных и органических грунтов следует устанавливать с учетом их возможного уплотнения, осушения и инженерной подготовки территории.

В районах распространения  засоленных грунтов следует дополнительно  устанавливать для разработки проекта  и отражать в техническом отчете: распространение и условия залегания  засоленных грунтов; качественный состав и количественное содержание водорастворимых солей в грунте; генезис, взаимосвязь степени и характера засоленности с литологическим составом и условиями залегания грунтов; форму, размер и характер распределения соляных образований в грунте; структурные особенности грунта, связанные с наличием солей; наличие проявлений процесса выщелачивания и суффозии засоленных грунтов на земной поверхности, их формы и размеры; данные о современном засолении и выщелачивании грунтов в результате хозяйственной деятельности; физические, механические и химические свойства грунтов природной влажности и при водонасыщении, в том числе растворами заданного состава; гидрохимические условия (минерализация и химический состав подземных вод, их растворяющая способность по отношению к засоленным грунтам); показатели относительного суффозионного сжатия и начального давления суффозионного сжатия; состав и характеристики поверхностных вод, влияющих на засоленность грунтов.

В районах распространения  элювиальных грунтов следует  дополнительно устанавливать для  разработки проекта и отражать в  техническом отчете: распространение, условия залегания и особенности  формирования элювиальных грунтов; данные о структуре коры выветривания, тектонических нарушениях коры, ее возрасте; состав и свойства элювиальных  грунтов по зонам выветривания и  подстилающей материнской породы; степень  активности грунтов к выветриванию, морозному пучению, суффозионному  выносу, выщелачиванию, набуханию и  просадочности.

В районах распространения  техногенных грунтов следует  дополнительно устанавливать для  разработки проекта и отражать в  техническом отчете: распространение  и условия залегания техногенных  грунтов; способ формирования и давность их образования; состав, состояние и  свойства техногенных грунтов; изменчивость их характеристик во времени и  в пространстве; степень завершенности  процессов самоуплотнения во времени; наличие инородных включений  и их характеристика; результаты геотехнического контроля для намывных или насыпных грунтов (земляных сооружений) и накопителей промышленных отходов

.4 Органоминеральные и органические грунты

Основания, сложенные водонасыщенными органоминеральными (илы, сапропели, заторфованные грунты) и органическими грунтами (торфы) или включающие эти грунты, должны проектироваться с учетом их особенностей: большой сжимаемости, изменчивости и анизотропии прочностных, деформационных и фильтрационных характеристик и изменений их в процессе консолидации основания, длительного развития осадок во времени и возможности возникновения нестабилизированного состояния.

Для илов следует учитывать  тиксотропию и газовыделение (метан, углекислый газ).

Следует учитывать также, что подземные воды в органоминеральных  и органических грунтах, как правило, агрессивны к материалам подземных  конструкций.

По характеру залегания  органоминеральные и органические грунты делятся на открытые (залегающие с поверхности), погребенные (залегающие в виде линз или слоев на различной  глубине) и искусственно погребенные (перекрытые искусственно сформированными  отложениями).

В зависимости от расположения слоев или линз органоминерального и органического грунта в плане  и по глубине основания выделяют наиболее распространенные типы оснований, приведенные на рисунке 6.8.