Возникновение неравномерных осадок

Под действием нагрузок от сооружений основания претерпевают деформации, внешним проявлением которых являются осадки (равномерные и неравномерные), горизонтальные смещения и крены зданий и сооружений. Равномерные осадки не вызывают в фундаментах и вышележащих конструкциях зданий и сооружений дополнительных усилий, не затрудняют их нормальную эксплуатацию. Они не опасны для их прочности.

Чаще всего осадки зданий и сооружений неравномерны, они обусловливают появление дополнительных усилий в конструкциях, которые могут вызвать образование в них трещин и даже их разрушение. Например, взаимные смещения блоков гидротехнических сооружений нарушают целостность противофильтрационных устройств. Они являются причиной усиленной фильтрации воды через деформационные швы, а большие крены нарушают нормальную работу оборудования.

Количественное прогнозирование деформаций «сооружение — основание» представляет собой одну из наиболее сложных задач механики грунтов. При определении конечных осадок зданий или сооружений необходимо учитывать характер деформирования грунта на всех этапах производства работ.

Первый этап строительства здания или сооружения заключается в отрывке котлована под сооружение. При этом напряжения в грунте ниже поверхности дна котлована уменьшаются, т.е. происходит разгрузка грунта, что приводит к подъему дна котлована (рис. 7.7).

Рис. 7.7. Подъем дна котлована после выемки грунта

Как видно из рис. 7.7, величина подъема S₁ дна котлована неравномерна по ширине. Вблизи подошвы откоса наименьший подъем, а в среднем сечении — наибольший. Чем глубже котлован, тем интенсивнее проявляется разгрузка грунта.

На втором этапе строительства можно условно выделить два периода.

В течение первого периода давление от строящегося сооружения возрастает до величины yd, соответствующей весу извлеченного грунта. В течение второго периода, после завершения строительства сооружения, появляется дополнительное давление Р₀ = Р - yd, где Р — среднее давление на грунт от построенного сооружения.

Дополнительное давление вызывает осадку основания за счет уменьшения объема грунта, происходящего в результате уплотнения.

Осадки основания, происходящие под действием внешних нагрузок, обычно называют осадками уплотнения.

Осадки уплотнения в отдельных зонах оснований под сооружением, как правило, неравномерны (неодинаковы) из-за неоднородности напряженного состояния грунтов в основании и неоднородности грунтовых условий.

Возникновение неравномерных деформаций основания в процессе строительства обусловливается различным весом консфукций, зависит от методов возведения сооружения и других факторов.

Неравномерные деформации зданий возможны и после завершения строительства, т.е. в процессе эксплуатации сооружений. Например, при разработке вблизи сооружений котлована или траншеи, при строительном водопонижении (рис. 7.8), при загружении соседнего с сооружением участка (рис. 7.9).

Рис. 7.8. Неравномерные деформации здания, вызванные понижением уровня подземных вод иглофильтровой установкой (а) и открытым водоотливом из траншеи (б): 1 — здание; 2 — шпунт; 5 — иглофильтр; 4 — уровень подземных вод до водопонижения; 5— депрессионная кривая; 6— траншея; 7— насос

Рис. 7.9. Взаимное влияние фундаментов (зданий): а — зоны напряжений не перекрываются; б, в — зоны напряжений перекрываются

Таким образом, причинами неравномерных деформаций оснований могут быть:

• инженерно-геологические и гидрогеологические факторы;
• консфуктивно-технологические особенности проектируемых сооружений;
• способы производства работ по устройству оснований и фундаментов;
• особенности эксплуатации сооружений.