Причины возникновения неравномерных осадков оснований сооружений

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 обуславливают появление дополнительных усилий в конструкциях, которые могут вызвать образование трещин и даже 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 «сооружений — оснований» представляют 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.1

Как видно из рис.1, 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 течении первого периода давление от строящегося сооружения возрастает до величины γd, соответствующий весу извлеченного грунта. В течении второго периода, после завершения строительства сооружения, появляются дополнительное давление

Р0 = Р — γd,

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 (по М.В. Берлинову, 1998г.).

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 конструкций, 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.2), при загружении соседнего с сооружением участка (рис.3).

Рис.2

Рис.3

Таким образом, причина неравномерных деформаций оснований могут быть:

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