Лесс – пылеватая горная порода с содержанием пылеватой фракции 30%-50%. Содержание глинистой фракции 5%-30%, кварц и силикаты 30%-90%, карбонат кальция 6%-8%. Для лессов характерно наличие вертикальных каналов. Лесс склонен образовывать столбчатые отдельности и удерживать вертикальные стенки. В лессовых грунтах находятся погребенные почвы.

Толщи лессовых горных пород способны выдерживать огромную нагрузку, при увлажнении они обнаруживают провальную просадку.

Методы строительства на лессовых просадочных грунтах.

В настоящее время применяют комплекс методов. Это связанно с многообразием свойств лессовых грунтов. Ни один из методов не может читаться универсальным. Современные способы строительства на лессовых грунтах позволяют успешно противодействовать возникновению просадочных явлений, особенно в грунтах I типа (просадка от собственного веса грунта отсутствует или не превышает 5см), наибольший эффект борьбы с просадочностью достигается при комбинировании 2-3 различных мероприятий.

Все методы подразделяются на три группы:

1. водозащитные;

2. конструктивные;

3. устраняющие просадочные свойства грунтов.

Водозащитные мероприятия предусматривают планировку строительных площадок для отвода поверхностных вод, гидроизоляцию поверхности земли, предохранение зданий от утечек воды из водопроводов, устройство водонепроницаемых полов, покрытий, отмосток.

Конструктивные мероприятия рассчитаны на приспособление объектов к возможным неравномерным осадкам, повышение жесткости стен и прочности стыков, армирование зданий поясами, применение свайных, а также уширенных фундаментов, передающих давление на грунт меньше, чем Рнач.

Наибольшее число методов связано с преобразованием лессовых просадочных оснований. Их подразделяют на 2 группы:

1. улучшение грунтов с применением механических методов;

2. физико-химические способы улучшения.

Механические методы преобразуют грунты либо с поверхности, либо в глубине толщ. Поверхностное уплотнение производят трамбовкой, послойной укаткой, вибрацией, замачиванием грунта под своим весом или весом сооружения. В глубине толщ уплотнение грунтов производят с помощью грунтовых свай (песчаных, известняковых), взрывов в скважинах, замачиванием через скважины с последующим взрывом под водой. Находят применение также песчаные и грунтовые подушки, грунтоцементные опоры.

К физико-химическим способам относят:

* обжиг грунтов через скважины;

* силикатизация;

* пропитка цементным и глинистым растворами;

* обработка различными солями;

* укрепление грунтов органическими веществами.

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.

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;

Значительные массивы лессовых пород отличаются циклическим строением: отчетливо видно переслаивание горизонтов лессов с погребенными почвами и лессовидными суглинками (непросадочными лессовыми грунтами).

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.

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.