Лессовые грунты представляют собой осадочную горную породу, залегающую в виде покрова (глубина залегания различна, от нескольких метров до 50–100 м, например на склонах рек, долин).
Лессовые грунты значительно отличаются от других разновидностей горных пород по своему составу, текстурно-структурным и механическим свойствам. Среди грунтов к особой категории относятся лессовые просадочные грунты, в основном к ним относятся пылевато-глинистые виды дисперсных осадочных минеральных грунтов.
Просадками называют локальные процессы вертикальной деформации грунтов, характеризующиеся резким нарушением структуризации породы, что сопровождается полной или частичной потерей сопротивления нарушенных масс грунта, а при условии избыточного увлажнения происходит выдавливание грунта в стороны.
Лессовые просадочные грунты заслуживают особого изучения по причине их распространенности в южных районах РФ, а также их особенности необходимо учитывать при проектировании и возведении инженерных строений.
Свойства
Главной отличительной особенностью лессов служит наличие макропор (1–3 мм), которые можно увидеть невооруженным глазом.
Рассмотрим свойства лессовых грунтов:
- Хорошо различимая пористость, структура породы состоит из вертикальных канальцев, может включать растительные остатки. Канальцы пронизывают толщу грунта, внутри можно заметить налет углекислых солей.
- Разъединение отдельных столбцов. Такое свойство лессовидных грунтов особенно заметно на открытых местах, которые подвергаются воздействию атмосферных осадков. Искусственные выемки и свежие разрезы не имеют отделенных столбцов.
- Высокая степень водопроницаемости и достаточно быстрое размокание. Например, если провести сравнение коэффициента фильтрации (водопроницаемости) лесса, то образец с ненарушенной структурой в 100 раз превышает водопроницаемость перемятого образца, лишенного макропор.
- В породе присутствуют твердые мергелистые частицы. Трубчатые пустоты в лессовых грунтах зачастую покрыты известковым слоем, иногда отдельные частицы извести и мергеля присутствуют в довольно значительных количествах и имеют разнообразную форму. При обработке лессовых грунтов 3% раствором соляной кислоты происходит характерное вскипание.
- В лессовых грунтах влага распределяется особенным образом: на определенном уровне находится «мертвый горизонт», в котором наблюдается наименьшее количество влажности и преобладают соли. Слои, располагающиеся выше или ниже «мертвого горизонта» отличаются большим содержанием влаги. Следует отметить, что толща лессовых пород может иметь лишь два горизонта грунтовых вод: нижний горизонт и верхний.
Строение лессовых грунтов и состав
Характерные свойства для просадочных лессовых грунтов:
- высокая степень пылеватости (содержится более 50% частиц размером 0,05–0,005 мм, при частицах размером меньше 0,005 мм, как правило, не превышает 10–15%);
- низкий показатель пластичности (меньше 12);
- низкая степень плотности скелета грунта (менее 1,5 г/см3);
- отмечается повышенная пористость (больше 45%);
- засоленность;
- невысокая природная влажность;
- светлая окраска (преимущественно от палевого до охристого цвета);
- цикличность строения структуры толщ;
- лессовые породы в маловлажном состоянии способны держать вертикальные откосы;
Лессовые суглинки имеют красновато-бурый или темно-бурый цвет и характерную слоистость. Их состав более глинистый, сравнительно низкая пористость (до 40%) и соответственно высокая плотность (1,8 -1,9 г/см3).
В зависимости от залегания число лесов непостоянно, например, на территории Российской Федерации в южных районах в разрезе наблюдается от 3 до 6 горизонтов различной мощности лессов. Обычно, степень просадочности идет на уменьшение сверху вниз по разрезу.
Основные типы просадки
Согласно требований СНиП 2.02.01–83 выделяют участки с разными типами грунтовых условий по степени просадочности лессовых грунтов, тип определяют в соответствии с просадкой от собственной массы при условии увлажнения:
- К первому типу относят условия грунта, при которых происходит просадка грунта от воздействия внешней нагрузки, а просадка от собственной массы не проявляется или не более 5 см.
- Ко второму типу относят условия грунта, которые дают просадку не только от воздействия внешней нагрузки, но и от собственного веса и эта величина значительно превышает 5 см.
Способы устранения просадочности
Лессовые просадочные грунтыдовольно распространены на территории РФ, особенно в Алтайском крае (до 20% всей территории). Поэтому в этом регионе проблема просадки лессовых пород у оснований инженерных сооружений и зданий всегда актуальна.
Основной проблемой считается резкое снижение прочности основания при промачивании лесса, что может привести к частичному или полному разрушению зданий или сооружений. С целью устранения этих свойств существует несколько способов, имеющие как достоинства, так и недостатки.
- Трамбовка. Наиболее простым и распространенным методом является механическое уплотнение лессовых грунтов, на начальном этапе применяют тяжелую многократную трамбовку, при этом можно уплотнить толщу лессовых пород на глубину до 3,5м. Существенный недостаток данного метода, в том, что происходит воздействие на близко расположенные сооружения и здания, вызванные трамбовкой грунта.
- Набивные сваи. В случае, когда требуется провести ликвидацию просадочных свойств лессового грунта на достаточной глубине (более 10 м), применяют набивные сваи. Этот метод также вызывает динамические колебания.
- Замачивание лессовых пород. Для уменьшения просадочных свойств используют предварительное увлажнение лессового массива, вследствие чего происходит спровоцированная просадка, после чего грунт уплотняется и стабилизируется. Данный метод включает в себя комплекс мероприятий, при которых исключен риск замачивания оснований под близко расположенными сооружениями и зданиями.
- Термическое закрепление. Одним из ранних способов закрепления лессовых грунтов, являлся метод, при котором через толщу лессового грунта пропускали раскаленный поток воздуха или газы (300–800°С). Высокая температура воздействовала на грунт, вследствие чего происходило спекание и оплавление минеральных частиц и агрегатов, формирование прочных фазовых контактов кристаллизационного типа, появлялась устойчивость к воздействию влаги, лессовой грунт становился прочным. В настоящее время метод термического закрепления не применяется по причине значительного химического загрязнения пород.
- Силикатизация лессовых пород. Считается наиболее эффективным способом устранения просадки лесса, при котором с помощью инъектора в грунт вводят раствор химического вещества. Глубина погружения может достигать 20 метров. Существенным недостатком является высокая стоимость метода и сложность контролирования сплошного закрепления массива.
Посмотрите видео: ВИДЫ ГРУНТА. ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ УЧАСТКА