ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

В геологическом строении исследуемой площадки принимают участие аллювиально-делювиальные четвертичные отложения представленные суглинками и глинами с включениями гравия, реже гравийным и галечниковым грунтом с песчаным и супесчаным заполнителем. Эти отложения с глубины 2.0-4.0 м подстилают, а также выходят на поверхность элювиальные четвертичные отложения, представленные в основном глинами и песками, реже супесями и суглинками являющимися продуктом глубокого выветривания юрско-меловых песчаников, алевролитов и аргиллитов. С поверхности и до глубины 0.3-1.6 м залегают почва и насыпные грунты.

В геокриологическом отношении площадка изысканий расположена в зоне островного распространения многолетнемерзлых грунтов. Мерзлота в основном несливающегося типа. Верхняя граница многолетнемерзлых грунтов расположена на глубинах от 5.5-6.4 м до 8.2-11.8 м. Нижняя граница находится на глубине 28.5-30.5 м. Криогенная текстура грунтов массивная, с отдельными прослойками льда мощностью 0.1-0.3 см в среднем по 2-3 прослоя на 1 п.м. Многолетнемерзлые грунты слабольдистые (льдистость за счет ледяных включений составляет 0.04-0.03), пластичномерзлые. Температура многолетнемерзлых грунтов на глубине нулевых амплитуд (10 м) составляет минус 0.3°С.

Оттаивание многолетнемерзлых грунтов основания осуществлялось электродным способом. В табл. 1. приведен расход электроэнергии на оттаивание многолетнемерзлых грунтов на опытной площадке № 1 за период с 4.05.03 по 14.09.03. Суммарные затраты электроэнергии составили 219972 квт-час, а объемы оттаянного грунта - 2317.86 м ³.

Проведены термометрические наблюдения за оттаиваемым грунтом. Измерение температуры грунтов выполнялось почвенно-глубинными заленивленными ртутными термометрами и электрическими термометрами сопротивления (термометрический комплекс «Мера-0.05»).

Наблюдения за осадкой оттаиваемого грунта проводились методом геометрического нивелирования. На площадке были установлены поверхностные марки и глубинные грунтовые марки-штампы. Измерение перемещений выполнялось нивелиром с компенсатором и лимбом типа Н-3КЛYI, позволяющим проводить нивелирование III класса, с применением нивелирной рейки РН-3П-3000 С.

Значения осадки поверхностных марок за период с 1.05.03 по 14.09.03 составили от 33.5 до 116.5 мм. Осадка глубинных марок изменяется в пределах от 19.0 до 63.0 мм. Температура оттаянных грунтов колебалась от 0.3 до 12.5°С.

Причиной несоответствия реальных и определяемых стандартными испытаниями значений сжимаемости оттаивающих многолетнемерзлых грунтов является то, что условия консолидации при таких испытаниях значительно отличаются от условий работы грунта в оттаивающем основании здания. Особенно явно это проявляется при оттаивании грунтов на больших глубинах, сравнимых с шириной здания, когда на деформации основания существенно влияют трехмерность фронта оттаивания и распределительные свойства вышележащей толщи.

Получение значений сжимаемости, близких к реальным, возможно лишь при максимальном приближении условий проведения испытаний к условиям работы основания. Это осуществимо при пробном оттаивании массива многолетнемерзлых грунтов.

Методические аспекты пробного оттаивания выглядят следующим образом. По результатам инженерно-геологических изысканий выбирается экспериментальная площадка, рассчитываются глубины предварительного и дополнительного оттаивания грунтов под зданием с максимальной тепловой нагрузкой, и назначается соответствующая им глубина пробного оттаивания. Для исключения влияния зависания периферийной части оттаиваемого массива на деформации его центральной части размеры участка в плане назначаются, в соответствии с требованиями СНиП, равными глубине пробного оттаивания.

Сжимаемость оттаивающих грунтов определяется с помощью нивелирования поверхностных и глубинных марок, располагаемых на кровле каждого из выделенных инженерно-геологических элементов. Марки устанавливаются преимущественно в центральной части массива, причем их число для каждого горизонта должно быть не менее шести.

Таблица 1. Расход электроэнергии на оттаивание вечномерзлого грунта на опытной площадке № 1, объемы оттаянного грунта

Пробное оттаивание следует выполнять на стадии «Проект» в комплексе с лабораторными и штамповыми испытаниями грунтов, объем которых для каждого выделенного инженерно-геологического элемента должен обеспечивать получение расчетных значений с заданной доверительной вероятностью.

Размещение глубинных марок на кровле каждого выделенного инженерно-геологического элемента (слоя) позволяет определить дифференцированную осадку основания. Сопоставление этих значений с расчетной осадкой, полученной по данным компрессионных и штамповых испытаний, дает возможность получить корреляционную зависимость, используемую при изысканиях на стадии «Рабочая документация».

В результате проведенных работ было установлено, что фактическая сжимаемость при оттаивании многолетнемерзлых грунтов исследуемой площадки оказалась существенно ниже полученной при лабораторных и штамповых испытаниях. Несоответствие данных лабораторных и полевых штамповых определений сжимаемости можно объяснить погрешностями способов отбора образцов грунта при бурении и подготовке образцов для компрессионных испытаний, недостаточными размерами штампов по сравнению с размерами фундаментов проектируемых зданий и сооружений.

Использование данных определений сжимаемости методом пробного оттаивания позволило существенно уменьшить проектные глубины предварительного оттаивания, ограничивая их мощностью сжимаемой толщи под фундаментами.