Просадки лёссов как фактор риска

Лёссы - это однородная рыхлая порода желтовато-серого, серого, светло-коричневого или бурого цвета. Ее гранулометрический состав относят к пылевато-песчано-глинистому типу, содержащему более 50 % пылеватых частиц. Лёссы - преимущественно макропористая порода, обычно с повышенным содержанием карбоната кальция; в маловлажном (природном) состоянии относительно прочная, способная держать вертикальные откосы; при замачивании легко теряет структурные связи между частицами и дает просадку от внешней нагрузки и (или) природного давления грунта; при полном водонасыщении может перейти в плывунное состояние.

При действии водных потоков на склонах легко подвергаются размыву с образованием оврагов. Просадочные свойства лёссов тесно связаны с их происхождением и формированием особой лёссовой структуры грунта. При промачивании лёсса происходит просадка и резкое уменьшение прочности грунта (под грунтом понимают любую горную породу, являющуюся предметом инженерной деятельности человека).

При этом наблюдается потеря устойчивости основания, его интенсивная осадка и часто выдавливание водонасыщенного лёссового грунта из-под фундамента сооружения, что обычно приводит к полному или частичному разрушению зданий, плотин, дорог и т.д.

В лессовидных толщах, залегающих на скальных породах, при быстром увлажнении образуются оползни-потоки, возникающие в результате сброса вязкотекучих масс; они могут следовать по долинообразным понижениям и при поступлении в реки разбавляются и трансформируются в сели.

Подтопление городов, расположенных на лёссовых породах (Запорожье, Днепропетровск, Мариуполь, Херсон), приводит к возникновению просадок. Просадки в лёссах возникают даже при незначительном (2-5 %) увеличении влажности и изменяются в широких пределах - от 0,1 до 2,5-3,0 м. В связи с просадками лёссовых грунтов начинается оседание поверхности земли и деформация зданий, вызывающая разрушение жилья и даже его потерю. В Запорожье от просадок лёссов деформировано 900 зданий.

Лессовые грунты широко распространены в мире и в России. Их толщина может меняться от нескольких метров до 25 м и более. В настоящее время 563 города в России страдают от просадок лессов. Разовый экономический ущерб может достигать 30 млн. долл. США, а среднегодовой - 600-800 млн. долл. США.

В связи с широким распространением лёссовых пород на территории России и стран СНГ проблема борьбы с просадочностью этих пород в основаниях инженерных сооружений становится весьма актуальной. По оценкам специалистов, до 45% стоимости работ по строительству гражданских и промышленных объектов на лёссовых грунтах тратится на комплекс мероприятий, предотвращающих деформацию сооружений из-за просадочности лёсса.

Существует несколько способов борьбы с просадкой лёссов. Наиболее распространенным является механическое уплотнение лёссовых грунтов тяжелыми трамбовками, масса которых может достигать 10 т, а иногда и более. Обычно трамбовки многократно (до 10-16 раз) сбрасываются на уплотняемый участок грунта с высоты 4-8 м. Данный метод позволяет уплотнить толщу лёссового грунта на глубину до 3,5 м.

Если необходимо ликвидировать просадочные свойства лёссовых грунтов на глубину до 25 м, то проводят их глубинное уплотнение грунтовыми набивными сваями или энергией взрыва. Иногда для ликвидации просадочных свойств производят предварительное промачивание лёссового массива. При этом происходит спровоцированная просадка грунта, после чего он уплотняется, теряет просадочность и переходит в стабильное состояние.