Ші Дәріс. Сары шөкпе топырақтар негізіндегі іргетастарды жобалау ерекшеліктері

Сары шөкпе топырақтар біздің елімізде үлкен территорияны алып жатыр. Олар Украинада, Орта және Төменгі Поволжьяда, Батыс Сібірде, Орталық Азияда және басқа да аудандарда. Сары шөкпе топырақтың негізгі ерекшелігі – оның кернеулі қалыпты ұзақ уақыт бойына қосымша шөгуді беру, яғни шөкпе деп аталады. Осы ерекшелікпен бұл топырақ структуралары – тұрақсыз қатарына жатады.

Негізгі еркшеліктері: макрокеуектілігі, яғни көзге көрінетін кеуектілік; ылғалдылық – көбіне сары шөкпе топырақ аз ылғалды, ылғалдылық дәрежесі Sr=0,4...0,5, сол себепті суға орнатылған сары топырақ бірден суланады да, суспензияға айналады; тұқымды құрамы шаңды құмдақ және саздақ.

Бұл топырақтың ылғалдануы нәтижесінде ол жұмсарып, қатты кристаллдар байланысы үзіліп, оның беріктігі бірден азаяды.

Шөкпе топырақтың негізгі критериялары мыналар: қатыстық шөгуі e_sl; бастапқы шөгу қысымы p_sl; Бастапқы шөгу ылғалдылығы w_sl.

Қатыстық шөгу e_sl компрессорлы сынақтардың нәтижесімен анықталады.

e_sl =(h_пр-h_satp)/h_пр, (7.1)

мұнда:

h_пр – табиғи ылғалдылықтағы (w = w_sat) үлгі биіктігі, топырақтың салмағы (p=s_zp+s_zq) мен ішкі жүктемеден түсетін қысым;

h_satp – үлгінің сол биіктігі, бірақ топыраққа суды еңгізуден кейін;

h_nq – сол үлгі топырақтың биіктігі, табиғи қысымдағы.

Топырақ шөгулі болып табылады, егер e_sl³0,01. Бастапқы шөгу қысымы р_sl, бұл минималды қысым, яғни бұл қысымдағы топырақтың шөгуі тек қана суға қаныққан кезде басталады. Бастапқы шөгу қысымын лабораториялық сынақтарды жүргізе отырып анықтайды, бұл кезде оның қатыстық шөгуі e_sl=0,01. Бұл үшін график тұрғызылады. (e_sl =f(p)) (сурет 7.1).

Сынақтарды жүргізу арқылы топырақтың талаптану шөгу типін анықтауға болады: 1 тип – шөгу, көбінесе сыртқы жүктемелер әсерінен, ал топырақтың аз салмағынан пайда болатын шөгу 5 см-ден көп емес, 2 тип – сыртқы жүктемеден әсер ететін шөгуден басқа, топырақтың өз салмағынан пайда болатын шөгу 5 см-ден жоғары.

Сурет 7.1 Бастапқы шөгу қысымын анықтау

а – компрессионды сынақтар талабынан өзгеретін үлгі биіктігі һ;

б – қатысты шөгу биіктігінің өзгеруі

Топырақ типін лабораториялық сынақтармен компрессионалды құралдармен және топырақтың өз салмағынан шөгуі (7.3) формула бойынша анықтауға болады.

Бастапқы шөгу ылғалдылық w_sl минималды ылғалдылық болып қарастырылады, бұл арқылы топырақтың шөгу қасиеттері пайда болады.

Іргетасты жобалау екі кезеңнен тұрады: 1) деформациялық шартты есебінен анықталатын іргетас өлшемі; 2) әртүрлі шараларды қолдану, ғимарат пен үймереттердің зиянды мүмкіндіктерінен пайда болатын шөгу.

Іргетастың өлшемдерін анықтайтын біртұтас сұлба тек қана ашық қазаншұңқырлы шөгу топырақтарына емес, сонымен бірге кәдімгі топырақтағы іргетастың методикалық есебінен ерекшеленбейді.

Судан қорғау және конструктивті шешімдерді қабылдауда есептік кедергі ішкі үйкелу бұрышы мен меншікті ілінісу мәндерінен анықталады.

Есептік вертикальді деформация екі ұзындықтың S қосындысынан тұрады:

s = s₀+s_sl, (7.2)

мұнда:

s₀ – іргетастың шөгуі, кәдімгі шөкпейтін топырақтар үшін;

s_sl – іргетастың өз салмағы мен жүктемесінен түсетін іргетас шөгуі.

s_sl = e_slih_ik_sli, (7.3)

мұнда:

e_sli – қатысты шөгушілік; әрбір шөгуші топырақ қабаты үшін (7.1) формула бойынша;

h_i – і-нші топырақ қабатының қалыңдығы; бұған h_sl шөгу аймағы қатысты (сурет 7.2), бұл қалыңдық жоғарғы шөгу аймағының сыртқы жүктемеден шөгуі мен топырақтың өз салмағынан астыңғы аймағына әсер ететін шөгу мәндерінен анықталады;

k_sli – коэффициент, іргетастардың қалыңдығы 12 метр және одан да көп болатын іргетастар үшін.

Сурет 7.2 Кейбір іргетастар шөгуінің есептік сұлбасы

а – астыңғы және үстіңгі шөгу аймақтары қиылыспайды және нейтралды аймақтың бар болуы; б - астыңғы және үстіңгі шөгу аймақтары қиылысады

1 – топырақтың өз салмағынан болатын вертикальді қысым;

2 – топырақтың өз салмағы мен сыртқы жүктемелі есепті вертикальді кернеу;

3 – тереңдіктен шөгу қысымынын бастапқы өзгеруі

Іргетастың қалыңдығы: b£3м мәніндегі іргетастың мәні мына формуламен анықталады:

k_sli =0,5+1,5 , (7.4)

мұнда:

р – іргетас табанының орташа қысымы, кПа;

p_sli – бастапқы шөгу қысымы, МПа;

р₀ – қысым, 0,10 МПа-ға тең.

(3 м<b<12 м) аралығында іргетас табанының k_sli – коэффициентінің интрополяция көмегімен анықталады.

Негізгі жұмыстардың түріне, шөгудің әсері мен ғимараттар мен үймереттердің пайдалану жарамдығынан басқа, мыналар жатады: шөгу аймағының барлық дифформация аймағы мен оның бөліктеріндегі топырақты нығыздау мен бекіту, іргетастың шөгілген аймағынан топырақты кесу; судан қорғау мен конструктивті жұмыстарды комплекс ретінде қарастырып, олардың топырақтың шөгу қасиетіне әсер етуі.

Әрбір жұмысты қарастырайық. Топырақтың шөгу қасиеттерін жою – дефформацияға ұшырайтын аймақта жүргізіледі. Бұд келесі жолдармен жүргізіледі:

1) топырақты ауыр трамбалы қалыңдықта қабат қалыңдығы 2...3 м нығыздау. Негізгі көрсеткіші құрғақ топырақтың меншікті салмағы. Оның мәні төменгі шекаралық аймақта g_d³1600 кг/м³ болу тиіс.

2) Топырақты тұғырықтың құрылғысымен – шөгуші топырақтың бүкіл аймағы немесе дефформация аймағындағы топырақ нығыздалған балшықты топырақпен алмастырады. Бұл әдіс ауыр трамбалалармен нығыздау жүзеге аспаған жағдайда орындалады.

3) Қазаңшұңқырды трамбылау әдісі. Топырақты нығыздау трамбылауда 3...8 м немесе одан да көп трамбылау биіктігінен лақтыру.

Трамбылау болашақ іргетастың формасын келтіреді. Қазаңшұңқырларды трамбылау кран – экскаваторлар, тракторлар көмегімен іске асады. Трамбыланған қазаңшұңқыр монолитті бетонмен толтырылады немесе оның ішіне жинақты бетон блоктары орналастырылады. Трамбылау әдісінен пайда болған қазаншұңқырлардың іргетастары келесі жолдармен былай бөлінеді: 1) кеңейтілмеген негізсіз – қазаншұңқырлардың түбіне қатты топырақты материалды трамбылаусыз орындалады. (7.3-сурет); 2) кеңейтілген негізбен - қазаншұңқырдың түбіне қатты материалды заттарды трамбылау арқылы орындалады, материал ретінде қиыршықтас немесе малтатас, топырақты малтатас қоспалары, ірі топырақ т.б. 3) көтеру қабатымен – бірнеше қазаншұңқырды тромбылау, қатты материал мен оны нығыздаумен жүргізілетін тромбылау әдісі.

Сурет 7.3 Тромбыланған қазаншұңқырдағы іргетастар

а – кеңейтілген негізсіз; б – кеңейтілген негізбен; в – көтеру қабатымен

1 – іргетас; 2 – ұстынды жабдыққа арналған станок; 3 – нығыздалған аймақ;

4 – қатты топырақты материалдың тромбылануы;

5 – кеңейтілген негізге арналған қазаншұңқырлар

Тромбыланған қазаншұңқырлардағы іргетастарды шөгетін сары топырақтар үшін қолдануға ұсынылады, түрлі балшықты, түйіршікті топырақтарда иілгіштігі I_р³3; құрғақ күйінде меншікті салмағы g_d£1,7 және ылғалдылық дәрежесі S_r£0,75. Сонымен бірге балшықты топырақтарда меншікті салмағы g_d³1,7 г/м³ болатын суға қаныққан балшық пен құмды топырақтарда ылғалдылық дәрежесі болатын тромбыланған қазаншұңқырлы іргетастарда қолдануға болады. Шөгуі жағынан 2 типтегі топырақтарды мұндай іргетастарды келесі талаптармен орындауға болады: топырақтың есепті шөгуі оның өз салмағы мен іргетасқа түсетін сыртқы жүктемеден аспауы тиіс.

Шөгуші топырақты кесу әдісі былай орындалады: қадамы іргетасты жабдықпен, бағанды жабдықпен, термиялық, химиялық және басқа әдістермен қолданылатын таспалар.

Судан қорғау мен конструктивті жұмыстар нығыздау мен бекіту комплекісінде деформацияланатын аймақтағы топырақтар үшін қолданылып, негізінен шөгуі 2 типтегі топырақтар үшін қолданысқа түседі.

Судан қорғау жұмыстары топырақты сумен басу қаупінен сақтау үшін, желілерді бағдарлау, су ағынын болдырмау үшінжүргізеді.

Конструктивті жұмыстар, негізінен біртұтастығы жоқ шөгуші топырақта орналасқан ғимарат пен үймереттердің есептеулері бойынша жүргізіледі. Олар негізгі үш топқа бөлінеді: 1) ғимарат пен үймереттердің бүкіл кеңістікке және жоғарғы биіктікке жеткізу; 2) ғимараттардың икемділігін жоғарылату; 3) қалыпты пайдалану жағдайын қамтамасыз ету. Бұл жұмыстар ғимарат конструкциясының, топырақ талаптарына т.б. сәйкес жүргізіледі.

Негізгі әдебиет: 1 [233-239], 2 [262-263; 265-273]

Бақылау сұрақтары:

1. Сары шөкпе топырақтардың құрылымдық орнықсыздығы неден болады?

2. Сары шөкпе топырақтар негізіндегі іргетастарды жобалау ерекшеліктері қандай?

3. Шөкпе топырақтар негізіндегі ғимараттардың орнықтылығын қамтамасыз ету үшін қандай шаралар қолданылады?

Дата добавления: 2015-12-08