Пункт 4. Определение деформации пучения ненагруженной поверхности.
Количественной оценкой деформации морозного пучения грунта является коэффициент пучения (f), равный отношению величины пучения hf (hf - высота поднятия ненагруженной поверхности за период промерзания) к глубине промерзания (dfn), т.е. средняя по глубине промерзания интенсивность пучения (f = hf/ dfn).
Интенсивность пучения по глубине промерзания зависит от вида и состояния грунта, от положения уровня подземных вод (dw), предзимней влажности грунта (w), скорости промерзания его (Vf), однородности сложения грунта, климатических и других факторов.
Интенсивность пучения характеризует не только деформации, но и напряжение, возникающее при взаимодействии пучинистого грунта с фундаментом.
Деформации пучения ненагруженной поверхности грунта при его промерзании (hfi) до расчетной глубины (df) в зависимости от вида грунта и его расчетной предзимней влажности (w) определяется по формулам[4, 5]:
для песчаного и моренного грунта
hf=f * df,
где f= 0,035 (1 < D <= 5), f= 0,07 (D > 5)
для пылевато-глинистого грунта (1р > 0,02)
при:
а) w > wpr (wpr - влажность предела пучения)
б) w<=wpr
где 0,92, pw = 1, pd - соответственно плотность льда, воды и сухого грунта,
т/м3;
w - расчетная предзимняя влажность в слое dfn (см. ранее);
kw - коэффициент содержания незамерзшей воды в мерзлом грунте при температуре,
равной 0,5 tnp (табл.7);
tnp - минимальная температура грунта, при которой прекращается его пучение (табл.
7);
to (tm) - расчетная температура у открытой, оголенной от снега поерхности грунта
(°С), принимается равной средней температуре воздуха за зимний период (для Карелии
см. табл. 1, для других районов - СНиП 2.02.01-82);
kв - параметр, выражающий отношение коэффициентов влагопроводности, равной
kв=w/w sat , (кв<=1);
w sat - полная влагоемкость грунта (w sat = еpw/ps, e - коэффициент пористости грунта, ps - плотность твердых частиц грунта);
Jt - температурный коэффициент
( - параметр, характеризующий зону
одновременного пучения, опре- деляемый по номограммам, представленным на рис.
15);
n - параметр, выражающий связь между температурой и содержанием незамерзающей воды в зоне промерзания (табл. 7).
Для практических расчетов рекомендуется пользоваться номограммами расчетных значений величины морозного пучения (рис. 16) в зависимости от вида и физических свойств грунта
(Ip, pd, ps, w, wp, wL, е, wpr, wcr, wsat),
расчетной температуры поверхности грунта (tm) и коэффициентов (n,kw,kв,It,).
Многочисленные исследования ряда авторов показали, что снизким У П В (dw >= dfn + z) высота зоны пучения составляет 0,7 - 0,8 от нормативной глубины промерзания грунта (0,7 - 0,8 dfn), а эпюры деформаций пучения грунта по глубине основания имеют параболический вид (квадратной параболы вида hfi = fm* zi2 / dfn, где fm - средняя интенсивность пучения в пределах глубины промерзания dfn, zi - расстояние слоя грунта от границы промерзания). Неравномерность пучения грунта по глубине основания объясняется неодинаковым влажностным режимом при его промерзании.
При высоком УПВ (dw < dfn + z) пучение грунта происходит по всей толще промерзающего грунта (рис. 21, в), так как в этом случае имеет место миграция влаги из водоносного горизонта к границе про- мерзания (см. рис. 5 б). Эпюра подъема (пучения) грунта имеет обычно линейный характер, интенсивность пучения грунта практически постоянна. Подъем грунта по глубине zi можно определить по формуле:
Пункт 1. Пучинистость крупнозернистых (моренных) и песчаных
грунтов
Пункт 2. Пучинистость пылевато-глинистого грунта
Пункт 3. Влияние плотности скелета грунта на пучение
Пункт 5. Расчетные формулы для определения деформаций пучения
ненагруженного основания
Пункт 6. Влияние давления на деформации морозного пучения
грунта основания