Грунтами называются любые горные породы, залегающие преимущественно в пределах зоны выветривания Земли и являющиеся объектам инженерно-строительной деятельности человека. Грунты используются в качестве основания, среды или, материала для возведения зданий и сооружений.
В соответствии с ГОСТ 25100-82 все грунты классифицируют в зависимости от происхождения и условий образования, характера структурных связей между частицами, состава и строительных свойств грунтов.
Грунты подразделяют на два основных класса: скальные и нескальные.
Скальные грунты — это грунты с жесткими структурными связями, к которым относятся магматические (граниты, диориты и др.), метаморфические (гнейсы, кварциты, сланцы и др.), осадочные сцементированные (песчаники, конгломераты и др.) и искусственные.
Скальные грунты подразделяются на разновидности в зависимости от предела прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии, по степени размягчения в воде, растворимости и др.
Нескальные грунты — это грунты без жестких структурных связей. К нескальным грунтам относят рыхлые горные породы, включающие несвязные (сыпучие) и связные породы, прочность которых во много раз меньше прочности связей минералов, слагающих эти породы. Характерной особенностью этих грунтов является их раздробленность, дисперсность, что коренным образом отличает их от скальных весьма прочных пород.
В состав грунтов входят твердые минеральные частицы, вода в различных видах и состояниях и газообразные включения. В состав некоторых грунтов входят органические соединения.
Твердые минеральные частицы грунта представляют систему разнообразных по форме, составу и размерам зерен. Размеры зерен колеблются от десятков сантиметров для валунов до мельчайших коллоидных частиц.
Нескальные грунты по размерам минеральных частиц подразделяют на следующие виды:
По плотности сложения песчаные грунты подразделяют на виды в зависимости от значения коэффициента пористости.
Среди пылевато-глинистых грунтов необходимо выделять грунты, проявляющие специфические неблагоприятные свойства при замачивании,— про-садочные и набухающие. К просадочным относятся грунты, которые под действием внешней нагрузки или собственного веса при замачивании водой дают осадку, называемую просадкой.
Просадочные грунты характеризуются относительной просадочностью ese, начальным просадочным давлением pse и начальной просадочной влажностью wse. Просадочными свойствами обладают лессовые и другие макропористые грунты.
Лессовые грунты — это макропористые грунты, содержащие карбонаты кальция и проявляющие просадочные свойства при замачивании водой под нагрузкой.
К набухающим относятся грунты, которые при замачивании водой или химическими растворами увеличиваются в объеме, и при этом относительное набухание без нагрузки составляет esme0,04.
К особым видам грунтов также следует отнести биогенные грунты, плывуны, растительные и мерзлые грунты.
Грунты, содержащие значительное количество органических веществ, называются биогенными. К ним относятся заторфованные грунты, торфы и сапронелы (пресноводные илы).
Ил — водонасыщенный современный осадок водоемов, образовавшийся в результате протекания микробиологических процессов, имеющий влажность, превышающую влажность на границе текучести, и коэффициент пористости более 0,9.
Плывуны — это грунты, которые при вскрытии приходят в движение подобно вязкотекучему телу, встречаются среди водонасыщенных мелкозернистых пылеватых песков. Различают плывуны истинные и псевдоплывуны. Истинные плывуны характеризуются присутствием пылевато-глинистых и коллоидных частиц, большой пористостью (> 40%), низкими водоотдачей и коэффициентом фильтрации, особенностью к тиксотропным превращениям, оплыванием при влажности 6—9% и переходом в текучее состояние при 15—17%.
Псевдоплывуны — пески, не содержащие тонких глинистых частиц, полностью водонасыщенные, легко отдающие воду, водопроницаемые, перехб- дящие в плывунное состояние при определенном гидравлическом градиенте.
Почвы или растительные грунты —
это природные образования, слагающие поверхностный слой земной коры и обладающие плодородием. К нескальным искусственным грунтам относятся грунты, уплотненные различными методами (трамбованием, укаткой, виброуплотнением, взрывами, осушением и др.), насыпные и намывные.
В строительной практике принято верхний слой горных пород, слагающих кору выветривания, которые используют как основание или материал для инженерных сооружений называть грунтами. Грунты могут быть также использованы как среда для некоторых инженерных сооружений, в частности, тоннелей, метро, шахт и др.
В зависимости степени разрушения горной породы и некоторых других свойств, важных в строительном отношении, грунты залегающие в основании или используемые как строительный материал можно классифицировать на:
Скальные породы характеризуются высокими прочностными характеристиками. Так, временное сопротивление одноосному сжатию составляет от 300,0 до 2,0 МПа. Породы, обладающие временным сопротивлением сжатию в насыщенном состоянии меньше 5,0 МПа, относят к полускальным.
Большей части скальных пород присуща трещиноватость. Наличие трещин приводит к ослаблению массива и создает условия для фильтрации. С поверхности на глубину до 25…50 м скальные породы могут быть в той или иной степени выветрелые, что также приводит к снижению прочности массива.
Некоторые из скальных пород из-за их слоистого строения обладают анизатропностью - различными свойствами по различным направлениям. В целом скальные грунты являются надежными основаниями и требуют детального изучения только при возведении на них водоудерживающих и других ответственных сооружений.
Для скальных грунтов при изыскании определяют следующие основные характеристики:
Сыпучие породы можно подразделить на две группы, которые различаются только содержанием частиц того или иного размера. Это - крупнообломочные с содержанием более 50% по весу частиц с размерами более 2 мм и песчаные с содержанием менее 50% по весу частиц крупнее 2 мм и не обладающих пластичностью.
Сыпучие породы характеризуются отсутствием прочных связей между отдельными зернами, пористостью, высокой водопроницаемостью, неустойчивостью при динамических нагрузках. Уплотняемость их при статических нагрузках незначительна. В целом сыпучие породы достаточно надежные основания для сооружений со сравнительно небольшими вертикальными нагрузками и незначительными горизонтальными. Они не пригодны для строительства водоудерживающих сооружений.
Прежде чем разбирать разновидности грунтов нужно понимать, что такое грунт, основной его состав, чтобы лучше в дальнейшем понять его структуру и свойства. В разъяснении нам поможет замечательное пособие С. А. Пьянкова «Механика грунтов», а также ГОСТ.
Все грунты можно классифицировать по гранулометрическому составу на:
Упростим сложную и подробную классификацию, приведенную выше:
По классификации гранулометрического состава, приведенной ниже в таблице несложно определить размерность частиц.
Если вы по какой-то причине не можете отнести в лабораторию пробы грунта (например, нет в вашем городе лаборатории), то без лаборатории, так сказать «в полевых условиях», грунт можно диагностировать по описанию в следующей таблице:
Еще один популярный способ определения в полевых условиях типа грунта - во влажном состоянии, будем "катать колбаски". Разумеется, щебень или торф вы итак определите визуально, такой способ подходит для глиносодержащих видов грунта. Смачиваете образец грунта водой и пытаетесь скатать жгутик ладонями. По признакам определяете тип.
Для того, чтобы у вас было представление о том, как выглядят суглинок, супесь, глинистая почва, песчаная почва приведем следующее изображение:
Есть некоторые способы, по которым можно определить типы грунта, гранулометрический их состав, а также некоторые их характеристики, вроде плотности, влажности, но для этого вам придется проводить опыты (которые, к слову, мы бы не советовали вам проводить самостоятельно, проще обратиться в лабораторию, и заниматься тем, что у вас отлично получается, предоставив лабораторные опыты специалистам, которые смогут замерить физ.свойства грунтов, их состав наиболее точно, без больших погрешностей).
Если вы несчастливый обладатель подобных грунтов на участке, будьте внимательны и бдительны, много раз подумайте, прежде чем строить, а лучше проконсультируйтесь со специалистом и обязательно сделайте анализ грунта на участке, если еще не сделали.
Подробнее про то, как определить типы грунта на участке перед строительством читайте в нашей статье.
Далее рассмотрим, как выглядят определенные разновидности грунта, и разберем их основные характеристики. Не будем рассказывать о валунах, гальке, щебне, вы сможете отличить такой тип грунта, видели неоднократно.
Расскажем о других типах, которые зачастую бывают проблемными, теряя свою прочность под внешним воздействием, например, напитываясь водой, или соединяясь с другими грунтами и их примесями.
Такие грунты - структурно-неустойчивые грунты , то есть изменяющие свою структуру под внешними влияниями, просадочные грунты.
Мерзлые грунты меют температуру ниже нуля, в том или ином виде содержат в составе льдистый частицы. После нахождения в мерзлом состоянии от 3 лет и больше такие грунты уже приобретают свойства вечномерзлых грунтов.
В замерзшем состоянии мерзлые и вечномерзлые грунты очень прочные, не подвержены деформациям, так как связующие их криогенные структуры повышают первоначальную прочность.
В процессе таяния полностью меняется структура и физико-механические свойства, происходят серьезные деформации. Некоторые грунты даже становятся жидкими после оттаявания.
Основная особенность всего класса мерзлых грунтов - просадочность при таянии, когда происходит масштабное уменьшение объема грунта. Вечномерзлые грунты - достаточно проблемный тип грунта для проектирования и строительства.
Какой фундамент выбрать? Это можно определить только после определения всех необходимых расчетных деформационо-прочностных характеристик в процессе лабораторных испытаний.
Заглубление фундамента в этом случае осуществляется на основании расчетной глубины сезонного промерзания грунта df и уровню подземных вод, которые образуются в процессе оттаивания.
Необходимо застраивать площади на вечномерзлой земле только по одному из вариантов, а не так, что сосед выбирает холодный первый этаж, а вы - сваи.
Стоить отметить, что широко используемые в северном строительстве сваи тоже подвержены негативному воздействию: напорному давлению вод при промерзании грунта; хим. агрессивности воды оттаявшего слоя; появлению трещин из-за температурных деформаций.
Известняки, как и другие грунты из группы скальных осадочных карбонатных пород, в сухом виде - прочные, а при намокании грунтовыми водами ее теряют.
Есть известняки изначально с низкой плотностью и широкой «пористостью» - ракушечники , есть и другая намного более плотная разновидность с низкой пористостью. Прочность у первых в сотни раз ниже, чем у вторых.
Одна из разновидностей известнякового грунта – мергель , который представляет из себя микс из известняка и глины.
Основание из известняка (кстати, это же касается и доломита, мела) - довольно опасно для сооружения фундамента, хотя казалось бы скальный грунт. Там, где пласт известняка легко доступен воде, может со временем сформироваться большущая воронка, так как известняки подвержены размытию. Известняки относятся к карстующимся породам (также как гипс, доломит) - горные породы, способные растворяться при размывании поверхностными и подземными водами. В итоге может произойти карстовый провал:
В случае залегания пласта известняка на участке необходимо определить его пористость и продумать отвод поверхностных вод. В таком неблагоприятном случае многие прибегают к использованию свайного фундамента. Советуем не импровизировать, лучшим вариантом для вас будет консультация с хорошим специалистом геологом, инженерные изыскания в данном случае обязательны.
Нельзя сказать с точностью, каким образом появились такие грунты, ученые до сих пор об этом спорят. Лёссовые породы относятся к структурно-неустойчивым грунтам (но не все из них просадочные) .
Такой тип очень распространен на протяжении больших территорий в России, Украине, Европе, причем лёссом занято более 80 % территории Украины. Залегание такого типа грунта обычно располагается сразу под почвенным покровом, в верхних слоях.
Лессовые грунты обычно светло-желтого или светло-коричневого цвета (его еще называют палевый цвет), или же даже буро-желтого.
Лессовые грунты содержат больше воздуха, чем твердых частиц, содержат множество макропор, пористость до 60%. Больше 60 процентов частиц – мелкие пылеватые, также содержится глина и в меньшей степени песок.
На изображениях ниже можно рассмотреть характерное для лёссовых пород наличие вертикальных "бороздок", прожилок или канальцев. Такие макропоры в виде трубочек доходят в диаметре до 3 мм.
Различают типичные лёссы и лессовые суглинки. Лёссовые суглинки содержат больше глины, чем типичные лёссы, им присущ более темный цвет, иногда красновато-бурый. Лёссовые суглинки менее пористые и, следовательно, более плотные, менее просадочные.
В обычном состоянии лессовые отложения весьма прочные, способны выдерживать большие нагрузки, но при увлажнении прочность теряется, возникают дополнительные просадочные деформации от нагрузки – как внешней, так и от собственного веса.
Чтобы определить степень просадки лёсса, его в лабораторных условиях уплотняют под давлением, а затем подвергают замачиванию.
Торфяники распространены в Подмосковье, на востоке и северо-востоке. Они относятся к слабым грунтам, с присущей низкой прочностью.
Заторфованный грунт отличается от торфа процентным соотношением содержанием органического вещества – содержание больше 50% органики говорит о торфе, а содержание от 10 до 50% орган.остатков говорит о том, что перед нами заторфованный грунт, на основе песчаного грунта или глинистого.
Какие характеристики присущи торфам и заторфованным грунтам?
Помимо градации по количественному содержанию торфа органоминеральные и органические грунты делятся на:
Также важно значение степени разложения торфяных грунтов – степень разложения слагаемых его растительных остатков – гумуса.
Очень важно оценить и характер залегания торфосодержащих пород:
Напластование, имеющее в составе торф и заторфованные грунты - одно из наихудших оснований, так как приводит к дальнейшим деформациям и просадкам.
Сапропель – илосодержащая и одновременно торфосодержащая порода, с процентным содержанием органических веществ больше 10%. Коэффициент пористости сапропеля - в районе е> 3, характерна текучепластичная или текучая консистенция.
Нельзя возводить фундамент с непосредственным опиранием его на сильнозаторфованные грунты, торфы, сапропели и ил.
Мероприятия по укреплению неустойчивых оргиничексих и органикоминеральных грунтов описаны в СП 22.13330.2011 разделе 6.4 "Органоминеральные и органические грунты".
В числе мероприятий замена нейстойчивого грунта средне- или крупнозернистым песком, гравием (что может быть очень дорого, например, в виду высокой мощности слоя торфа), а также можно прибегнуть к строительству свайного фундамента с опиранием свай на слой грунта с высокими прочностными характеристиками.
Нельзя забывать, что в органических грунтах очень агрессивная среда для бетона и металла, поэтому нежелательно использовать стальные сваи, нужно позаботиться об изоляции свай для продлевания срока использования строения.
К таким грунтам можно отнести некоторые разновидности глиносодержащих грунтов. Набухающие грунты имеют свойство увеличиваться в объемах при контакте с водой, им также свойственна усадка при высыхании. Показатель влажности на пределе текучести, а также число пластичности у таких грунтов весьма высокие, природная влажность < влажности на границе раскатывания. Пески и супеси не подвержены набуханию практически, зато суглинки и глины подвержены этому свойству пропорционально содержанию в них частиц глины.
Опасность таких грунтов заключается в том, что любое изменение уровня грунтовых вод спровоцирует набухание, и последующую просадку грунта в связи с уменьшением объема грунта после подсыхания.
Степень возможного набухания определяется в процессе лабораторных компрессионных испытаний.
Подробнее про набухающие грунты, про расчетные характеристики, про деформации основания в следствии усадки и набухания - прочитайте в разделе 6.2 "Набухающие грунты" в СП 22.13330.2011. Там же приведена формула по расчету подъема основания в результате набухания.
Какие меры принимают для предотвращения усадок грунта под фундаментом?
Эта группа представлена илом, сапропелем, а также глинистыми грунтами в текучем или текучепластичном состоянии . Характерными свойствами такого типа сложных грунтов являются:
Сапропель мы описывали и показывали чуть выше, приведем только его физические свойства:
Ил – органоминеральный грунт, с содержанием >3 % органики и >30% мелких частиц менее 0,01мм, с текучей консистенцией IL> 1, коэффициентом пористости е ≥ 0,9.
Какие варианты фундаментов используют в строительстве?
Стоит отметить, что имеет место быть процесс кольматации песка ( естественное попадание мелких частиц, особенно глинистых и пылеватых в поры и трещины оснований ) при устройстве песчаных подушек, свай, что со временем снижает устойчивость и прочность фундаментов.
Насыпные грунты относятся к так называемым техногенным грунтам, их особенностью является то, что они имеют нарушенную структуру.
К их основным характеристикам относятся:
Насыпные грунты могут самоуплотняться, продолжительность этого процесса различна, в зависимости от разновидности насыпи. Примерный срок самоуплотнения приведен в СП:
| удельный вес, кН/м3 | уд. вес частиц грунта, кН/м3 | модуль деформации, Мпа | угол внутренннего трения | сцепление, кПа | |
| слежавщиеся возрастом более 100 лет | 16,5 | 26,5 | от 8 до 12 | 18-20 | 4-8 |
| планомерно возведенные насыпи из песчаных грунтов | 16,5 | 26,5 | от 10 до 15 | 22 | 1 |
| непланомерно возведенные, неслежавщиеся насыпи | 16 | 26,5 | от 6 до 8 | 17-18 | 0-2 |
Уровень прочности насыпных грунтов повышается с помощью их уплотнения различными способами:
Засоленные грунты в России распространены примерно на 10 процентах всей территории, преимущественно в Крыму, на Кавказе, а также Западно-Сибирской низменности.
Цитата из СП 22.13330.2011: "Степень засоленности грунта Dsal, % - отношение массы водорастворимых со лей в грунте к массе абсолютно-сухого грунта."
Засоленные грунты при фильтрации воды подвергаются выщелачиванию. Вода растворяет соли, способствуя увеличению пористости. Основания грунтов в конечном итоге подвержены суффозионной осадке. При увлажнении засоленных грунтов изменяются их физико-механические свойства: плотность, прочность, деформируемость и водопроницаемость. К тому же еще одна опасность засоленных грунтов - агрессивность воды с растворенными в ней солями к стройматериалам, бетону.
Засоленные грунты в замоченном состоянии могут быть набухающими или просадочными. Все расчеты по засоленным грунтам доверьте специалистам.
Каким бы сложным грунт ни был на вашем участке, современные технологии строительства могут обеспечить вам прочную постройку на любом основании. Но только при условии полноценного инженерно-геологического обследования, проведения всех необходимых расчетов на основании этого исследования. Обладая знанием о всех возможных нагрузках на основание и будущее сооружение, можно сделать экономически-целесообразный выбор подходящего по всем параметрам фундамента, который не даст трещины и деформации, которыми так часто изобилуют фотографии неправильно рассчитанных зданий на форумах.
Cерии «Грунты»
1.Приказом Росстандарта №1124-ст от 18.12.2018 г утвержден новый ГОСТ Р 58325-2018 «Грунты. Полевое описание», разработанный АО «НИЦ «Строительство» - НИИОСП им. Н.М. Герсеванова» при участии НИУ МГСУ.
Стандарт устанавливает основные правила полевого описания и идентификации грунтов в соответствии с ГОСТ 25100 при документировании горных выработок или в маршрутных наблюдениях при выполнении инженерно-геологических изысканий и исследованиях с применением системы идентификационных признаков и характеристик.
Стандарт вводиться в действие с 01.06.2019 г.
2.Приказом Росстандарта №921-ст от 02.11.2018 г утвержден новый ГОСТ Р 58270-2018 «Грунты. Метод испытаний расклинивающим дилатометром», разработанный Саморегулируемой организацией Ассоциация «КубаньСтройИзыскания»; ООО «Новосибирский инженерный центр»; ООО «КраснодарТИСИЗ».
Стандарт устанавливает требования к методу полевого определения модуля деформации грунтов расклинивающим дилатометром и распространяется на дисперсные природные и техногенные грунты, представленные песчаными, глинистыми, органо-минеральными и органическими грунтами, состав и состояние которых позволяют производить вдавливание расклинивающего дилатометра.
Стандарт введен в действие с 01.01.2019 г.
Что бы оставить комментарий войдите
Комментарии (0)