ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

В результате систематических аварийных сбросов воды из инженерных коммуникаций в основание 10-этажного крупнопанельного жилого дома оттаявшие и немерзлые грунты основа­ния вступили во взаимодействие с подземными водами вновь возник­шими, а также с изменившими свой уровень и химический состав существовавшими водоносными горизонтами (рис. 1).

При увлажнении оттаявших и немерзлых глинистых грунтов без внешней нагрузки их удельное сцепление падает в 13 - 25 раз, а угол внутреннего трения уменьшается до 5°, модуль об­щей деформации снижается в 15 раз до значения 3.4 МПа, т.е. грунты постепенно переходят в категорию слабых. При увлажнении под нагрузками, исключающими увеличение объема при набухании, сжи­маемость для некоторых разновидностей глинистых грунтов увеличивается в 1.2 - 1.5 ра­за, параметры сопротивления сдвигу падают в 1.5 - 2 раза.

В результате взаимодействия грунтов с водами техногенного водо­носного горизонта произошли изменения влажности, плотности, сопро­тивления сдвигу, сжимаемости глинистых грунтов. Консистенция грун­тов после взаимодействия с водами техногенного происхождения изменилась от твердой и полутвердой до мягко- и текучепластичной. Произошло снижение прочности грунтов.

Процесс формирования техногенного водоносного горизонта на площадке дома № 39 из-за систематических сбросов воды не прекращается. Изменение инженерно-геологиче­ских свойств оттаявших и немерзлых глинистых грунтов в условиях подтопления несколько запаздывает в своем развитии по отношению к формированию водоносного техногенного горизонта. Показатели физико-механиче­ских свойств еще не достигли своих предельно низких значений.

В условиях техногенного подтопления грунтов основания дома № 39 температура воды значительно выше по сравнению с естественным фоном из-за систематических уте­чек горячей воды из систем отопления и горячего водоснабжения, а также сточных вод из канализационных выпусков, колодцев и магистрали.

Оттаявшие и немерзлые глинистые грунты основания, на которое опираются сваи, являются динамичной, многокомпонентной системой, изменяющейся во времени под влиянием внешних и внутренних факторов. Изменение внешних условий, в частности температуры грунта, приводит к нарушению существующего квазистатического равновесия грунта и обусловливает проявление процессов, ведущих к изменению его физико-механических свойств.

Прочность и деформируемость глинистых грунтов основания, могут быть оценены с позиций разработанной в последние десятилетия кинетической теории, рассматривающей деформацию грунта как термоактивационный процесс и основывающейся на представлениях о кинетической природе деформирования и длительного разрушения. Отсутствие существенных изменений в минеральном составе оттаявших глинистых грунтов и фазовых пе­реходов в области невысоких (от 20 до 50 °С) положительных температур позволяет рассматривать природу температурных воздействий на физико-механические свойства глинистых грунтов как результат энерге­тических превращений и структурных изменений связанной воды, содержащейся в них.

Наиболее чувствительными к температуре при сжатии являются глинистые грунты с коагуляционным типом контакта, в которых взаимодействие частиц осущест­вляется через водные оболочки, обусловливающие расклинивающее давление. При повышении температуры величина расклинивающего давления, противодействующего внешней нагрузке, снижается, вызы­вая сближение частиц и объемную деформацию образца. Повышение температуры снижает структурную прочность глинистых грунтов, т. е. уменьшается величина характерного горизонтального участка на компрессионных кривых.

С повышением температуры процесс ползучести глинистых грунтов в основании дома № 39 интенсифицировался. В условиях компрессионной ползучести увеличение температуры привело к росту скорости фильтрационной консолидации и к сокращению периода фильтрационного уплот­нения глинистых грунтов. Это связано с увеличением коэффициента фильтрации и обусловлено снижением вязкости порового раствора. Рост температу­ры, изменяя вязкость связанной воды, существенно повлиял на ско­рость ползучести скелета глинистого грунта. Деформация компрессион­ной ползучести нелинейно возрастает с температурой и обуславливается влажностью глинистого грунта, его минеральным составом и величиной действующей нагрузки.

Обследование технического состояния стеновых панелей наружных стен здания показало, что наибольшим деформациям подвержены стеновые панели со стороны уличного фасада. Максимальное количество трещин в стеновых панелях выявлено посередине здания и ближе к торцу первой блок-секции. Наибольшее раскрытие (2 - 10 мм) имеют трещины, расположенные в цокольных панелях и панелях первого-второго этажей. Область распространения трещин по середине здания достигает 5-го этажа, но ширина их раскрытия с высотой уменьшается. Распространение трещин в стеновых панелях, примыкающих к торцам здания, ограничено двумя нижними этажами.

Стеновые панели со стороны дворового фасада подвержены деформациям в значительно меньшей степени. Трещины выявлены в основном в панелях первого этажа. Панели второго этажа деформированы в меньшей степени, о чем свидетельствует в пять раз меньшее количество трещин и незначительная величина их раскрытия. В большей степени подвержены деформациям стеновые панели, расположенные по середине здания, в значительно меньшей - панели, примыкающие к торцам здания. Несколько трещин выявлено в цокольных панелях. Ширина раскрытия трещин составляет от 0.1 до 3 мм.

Плита крыльца входа во вторую блок-секцию жилого дома имеет трещину шириной 1 - 3.5 мм и прогиб (около 7 см). Трещина проходит по середине плиты параллельно опорным сторонам. Увеличился крен плиты наружу, от здания, величина его достигла 0.15. В стеновых панелях первого этажа со стороны торцевых фасадов по осям 1 и 3 также происходит медленное раскрытие нескольких трещин.

Реализованные мероприятия по усилению фундаментно-подвальной части здания и его надземных конструкций в определенной степени повысили прочность и устойчивость здания, однако, их эффективность была сведена к минимуму из-за систематического подтопления технического подполья, и соответственно, грунтов основания водой из инженерных коммуникаций.

Сброс воды в основание здания через приямок (в указанном приямке до недавнего времени размещался электрораспределительный щит) расположенный у торца здания в районе угла, имевшего в 1998 году отклонение от вертикали 300 мм, привел к тому, что к марту 2001 года величина этого отклонения резко возросла и превысила 400 мм.

Иллюстрация

а б

Рис. 1. Схема подтопления основания жилого дома № 39 у торцевой

наружной стены по оси 3

а - в начале эксплуатации здания б - через 10 - 12 лет эксплуатации дома

(1989 г.) (1999 - 2001 г.)