Разжижение грунта – это явление, при котором жесткость и прочность грунта теряются под действием силы землетрясения или в результате быстрой нагрузки. Разжижение грунта происходит в полностью насыщенном грунте.
- 1. Избегание почв, склонных к разжижению
- 2. Строительство сооружений, устойчивых к разжижению
- 3. Улучшить почву
Принцип и причины разжижения почвы
В нормальном состоянии грунт плотно прилегает друг к другу. Частицы грунта плотно упакованы благодаря силам соприкосновения каждой частицы. Такая плотная упаковка способствует повышению прочности почвы.
Когда почва находится в насыщенном состоянии, поры и почва полностью заполнены водой. Молекулы воды, присутствующие в почве, оказывают давление на соседние частицы. Давление воды, оказываемое этими молекулами воды, увеличивается при быстром воздействии нагрузки или землетрясения. Во время разжижения давление воды становится достаточно высоким, чтобы противодействовать гравитационному притяжению частиц почвы. Это объясняется на рисунке-1 и рисунке-2 ниже.
На рисунке 1(a) показаны частицы грунта в невозбужденном состоянии. Синяя колонка справа показывает величину давления поровой воды в образце почвы.
Рис.1. Состояние почвенных зерен в невозбужденном состоянии
На рисунке 1(b) показаны силы, возникающие между частицами почвы при их взаимодействии.
На рисунке-2 показано состояние почвы при повышенном давлении воды. Здесь почва находится в полностью насыщенном состоянии, когда повышенное давление воды заставляет зерна почвы “плавать”, как показано на рисунке-2. Эта плавучесть уменьшает взаимодействие между зернами почвы. Это способствует проявлению свойств разжижения.
Рис.2.Состояние зерен грунта в полностью насыщенном состоянии
Возникновение разжижения является результатом быстрого приложения нагрузки и разрушения рыхлого, насыщенного песка и слабоупакованных отдельных частиц грунта. Под действием силы землетрясения или быстрой нагрузки нет времени для полного вытеснения поровой воды из грунта. Вместо того, чтобы вытесняться, частицы грунта не могут двигаться ближе друг к другу.
Это увеличивает давление воды в почвенной системе. Создаваемое давление воды очень велико по сравнению с контактными силами внутри почвенных частиц. Это размягчает и ослабляет почвенный слой.
Кроме землетрясения и воздействия больших нагрузок, разжижение грунта может произойти в результате таких строительных работ, как взрывные работы, виброфлотация и динамическое уплотнение.
Последствия разжижения
Явление разжижения может привести к различным последствиям для грунта и сооружений. К ним относятся:
1. Кипение песка
Когда под полностью уплотненной поверхностью происходит разжижение, давление воды под поверхностью заставляет воду вырываться наружу в виде пузырьков. Они выходят в виде кипящей воды. Это называется кипением песка.
2. Повреждение морских сооружений
Разжижение является обычным явлением для грунта, находящегося под водой. Эти условия наносят огромный ущерб мостовым сооружениям, конструкциям, поддерживающим подводные отложения грунта.
3. Разрушение дамб и подпорных стен
Грунты, поддерживающие плотины и подпорные стены, подвергаются разжижению, что приводит к разрушению этих сооружений. Поскольку сооружения теряют способность контролировать огромную воду, это приводит к неконтролируемым наводнениям.
4. Поверхностные оползни
Разрушение водоносных сооружений может привести к поверхностным оползням.
5. Разрушение сооружений при землетрясении
Разжижение под воздействием землетрясения приводит к потере устойчивости конструкций. Они могут либо расколоться, либо наклониться, что приводит к полному разрушению конструкции. Прошлые землетрясения показали огромное количество разрушений строительных конструкций из-за разжижения. Эти опасности не дают достаточно времени для эвакуации, что приводит к огромным человеческим жертвам и материальным потерям.
Читать далее: Влияние разжижения грунта на свайный фундамент
Важность разжижения грунта
После разжижения грунт больше не ведет себя как неактивная сетка частиц. Прочность и жесткость разжиженного грунта значительно снижаются, что часто приводит к различным разрушениям конструкций. После этого разжиженный грунт уже не считается стабильным и пригодным для строительства сооружений. Он не способен выдержать ни собственный вес, ни вес вышележащих конструкций. Строительные конструкции, возведенные на таких отложениях, наклоняются и падают, как показано на рисунке 4 ниже.
Рис.4.Разрушение строительной конструкции из-за разжижения грунта, разжижение в Измите, Турция
Следовательно, очень важно знать важность изучения разжижения грунта, чтобы принять адекватные меры предосторожности перед строительством. Понимание вероятности разжижения почвы помогает решить, какой метод лечения должен быть выбран, чтобы сделать почву свободной от разжижения. Это, следовательно, помогает сделать строительство более прочным и безопасным.
Методы снижения опасности разжижения грунта
Существует три основных метода снижения опасности разжижения грунта:
1. Избегание чувствительных к разжижению грунтов
Следует избегать строительства на грунтах, подверженных разжижению. Для определения потенциала разжижения грунта на конкретной строительной площадке необходимо охарактеризовать грунт в соответствии с различными имеющимися критериями.
Рис.5. Разжижение, вызванное землетрясением
2. Строительство сооружений, устойчивых к разжижению
В некоторых ситуациях строительства на участке, где есть вероятность разжижения, не избежать. Следовательно, возводимые фундаментные конструкции должны быть спроектированы таким образом, чтобы противостоять воздействию разжижения. Основными причинами для строительства сооружений над разжижаемым грунтом являются ограничение пространства, благоприятные условия и другие причины.
3. Улучшение грунта
Это предполагает уменьшение опасности разжижения путем улучшения прочности, плотности и дренажных характеристик грунта. Это может быть сделано с помощью различных методов улучшения грунта.
Подробнее: Методы стабилизации грунта
- Как оценить потенциал разжижения грунтов в полевых условиях?.
- Взаимодействие грунта со структурой – эффекты, анализ и применение в проектировании.
- Влияние разжижения грунта на свайный фундамент и способы его устранения.
- Исследование грунта и типы фундаментов на основе свойств грунта.
- Методы улучшения грунта для стабилизации почвы в различных целях.
- Предметы гражданского строительства – подробности и важность для инженеров-строителей.
- Типы движений грунта – причины и рекомендуемые подходящие фундаменты.