Какие свойства грунтов относятся к

Свойства грунта – это особенности грунта, обусловленные его составом, взаимоотношением и взаимодействием слагающих грунт компонентов (твердых, жидких и газообразных). Различают физические, механические, магнитные, электрические, водные и др. свойства. Здесь мы остановимся на физических и механических свойствах, поскольку на их основании производятся расчеты фундаментов, подпорных стенок и других элементов сооружений, взаимодействующих с геологической средой. Кроме того, свойства являются исходными данными (не единственными, но очень важными) для изучения и прогнозирования развития экзогенных геологических процессов.

Физические свойства грунтов

Физические свойства грунтов – особенности грунтов, определяющие их поведение в естественных условиях и при взаимодействии с продуктами инженерной и хозяйственной деятельности человека. Ниже приведены основные физические свойства грунтов.

1. Гранулометрический состав (для дисперсных грунтов) – количественное содержание в грунте первичных частиц по фракциям (размерам зерен), выраженное в процентах от общей массы грунта.

2. Плотность. При этом различают плотность грунта и плотность скелета грунта (т.е. частиц грунта).

3. Пористость и коэффициент пористости. Пористость характеризует объем пор в единице объема грунта, а коэффициент пористости – отношение объема пор к объему твердой компоненты.

4. Влажность. Различают естественную влажность – т.е. влажность образца на момент его отбора из горной выработки (причем она может быть весовой, т.е. отношение массы воды к массе скелета грунта, или объемной, т.е. отношение объема воды в грунте к объему всего грунта); степень влажности (коэффициент водонасыщения) – относительную долю заполнения пор водой в данном грунте; гигроскопическую влажность – отношение массы воды, удаляемой из образца воздушно-сухого грунта, высушенного при температуре 105 градусов до постоянной массы, к массе высушенного грунта.

5. Пределы пластичности (только для глинистых грунтов). Пластичность – это способность грунта деформироваться без разрыва сплошности под воздействием внешних сил и сохранять полученную форму после прекращения воздействия. Влажность, при которой грунт переходит из пластичного состояния в текучее называется верхним пределом пластичности. Влажность, при которой грунт переходит из пластичного состояния в твердое – влажность нижнего предела пластичности. Разность между значениями влажности для верхнего и нижнего пределов называется числом пластичности. Показатель консистенции – отношение разности весовой влажности и влажности нижнего предела к числу пластичности.

6. Набухаемость грунтов (только для глинистых) – способность грунтов увеличивать свой объем при замачивании. при этом развивается давление набухания.

7. Усадочность (для глинистых и органогенных грунтов) – способность грунтов уменьшать свой объем при обезвоживании.

8. Размокаемость – способность грунтов при замачивании в спокойной воде терять свою связность и превращаться в рыхлую массу.

9. Размягчаемость – способность скальных грунтов снижать свою прочность при взаимодействии с водой.

Механические свойства грунтов

Механические свойства грунтов – это те свойства, которые проявляются при приложении к грунтам нагрузок. Основные свойства:

1. Сжимаемость дисперсных грунтов – способность уменьшаться в объеме под действием внешнего давления. Компрессионная сжимаемость (компрессия) – способность грунта сжиматься под постоянной, ступенчато возрастающей нагрузкой.

2. Просадочность – способность лессовых и других пылеватых грунтов к уменьшению объема при дополнительном увлажнении. Различают просадки при природном давлении (от веса вышележащего грунта) и дополнительном (от веса сооружения).

3. Прочность – способность грунта сопротивляться разрушению под влиянием механических напряжений. Параметры прочности соответствуют критическим напряжениям, т.е. тем, при которых происходит разрушение грунта.

4. Модуль упругости (Е) – отношение напряжения, при котором начинается разрушение, к разности относительной деформации конца и начала разгрузки.

5. Модуль общей деформации (Ео) – отношение разности конечного и начального напряжений к разности конечной и начальной относительной продольной деформации.

6. Угол внутреннего трения – параметр линейной зависимости сопротивления сдвигу от вертикальной нагрузки. Для песчаных грунтов равен углу предельного откоса.

7. Сцепление – характеристика структурных связей грунта.

Литература:

В.В. Дмитриев, Л.А. Ярг. Методы и качество лабораторного изучения грунтов: учебное пособие. – М.: КДУ, 2008. – 542 с.

Е.М. Пашкин, А.А. Каган, Н.Ф. Кривоногова. Терминологический словарь-справочник по инженерной геологии. – М.: КДУ, 2011. – 952 с.

Главная–>Инженерные изыскания–>Свойства грунтов

Источник

Устойчивость любой конструкции определяется прежде всего от качества поверхности, на которой она находится. Именно поэтому на этапе проектирования строительных конструкций инженеры в первую очередь оценивают тип грунта и его технические характеристики, потому что это определяющий фактор при выборе вида фундамента. Однако грунт в строительной сфере – это не только основание, но и геологическая среда (если речь идет о сооружениях подземных). Помимо этого, сам грунт используется и как строительный материал.

Типы грунтов

В ходе тысячелетних процессов, происходящих в земной коре под влиянием различных физических и химических факторов, возникали разнообразные типы грунтов – композитов из частиц минералов и органических веществ.

Также грунты подразделяются на 3 типа:

– двухкомпонентный
– трехкомпонентный
– четырехкомпонентный

К первому типу относятся:
твердые частицы (зерна минералов или лед), поры заполнены водой.

Ко второму типу относятся:
твердые частицы, вода в порах, воздух или газ, растворенный в воде или в виде пузырьков в пустотах пород

К третьему типу относятся:

твердые частицы, вода, воздух или газ, органические вещества (частицы торфа, ила или гумуса)

Механизм образования грунтов

Геологические образования неоднородны по своему происхождению: это могут быть континентальные или морские отложения. Высокой несущей способностью обладает первый вид грунтов. Он возникает в ходе химического или физического разрушения горных пород (элювиальный) и имеет угловатую форму зерен или в результате вымывания и перемещения (аллювиальный): тогда образуются частицы окатанные.

Неоднородную структуру имеет грунт, образованный вследствие движения ледников и атмосферных вод. Наличие в земле пылеватых и илистых фракций, песка, галечников свидетельствует о том, что она образовалась в ходе выветривания или же это результат морских отложений. Такой грунт не выдерживает большой нагрузки и теряет свои функциональные свойства.

Происхождение определяет не только состав, но и структуру, от них и зависят свойства данного вида грунта.

Состав и структура грунтов

Тип грунта зависит от вида частиц, его составляющих, и химической связи между ними. Разрушение горных пород привело к образованию определенных видов минеральных частиц. Органические вещества, попадающие в грунтовый массив, ухудшают свойства материала, делающие его пригодными для строительства.

Песчаные грунты с разной степенью плотности имеют зернистое сложение, илистые – хлопьевидное, глинистые и мореные – каркасное или сотообразное. Вид связи между минеральными частицами зависит от времени возникновения: для более молодых слоев характерна водноколлоидная связность, созданная молекулами пленочной воды и легко разрушающаяся при намачивании или встряхивании. При этом она обладает высокой степенью восстанавливаемости. Древние грунты обладают кристаллизационным типом связности: это так называемые первичные силикаты, соли, глинистые минералы.

Прочность твердых частиц зависит от характера связи между ними, поэтому одинаковые по составу, но разные по типу связи между компонентами грунты будут отличаться своими характеристиками.

Типы связей и их влияние на характеристики минеральных частей грунта:

· ковалентные связи, характерные для первичных силикатов, придают материалу прочность и твердость, многие из них являются тугоплавкими.

· Ионные связи делают материал растворимым (соли: сульфаты, карбонаты, галоиды).

· Металлические связи (характерны для металлов) придают высокую тепло – и электропроводность.

· Водородные связи характерны для льда, кристаллогидратов, глинистых минералов некоторых видов.

· Молекулярные связи (отвердевшие инертные газы, газогидраты, органические твердые компоненты, глинистые материалы) определяют низкую точку плавления и сублимацию материала.

Грунт в массиве может располагаться в виде слоев, сеток, может иметь структуру ленточную (с чередованием тонких прослоек песка и глины), порфировую (смешение крупных и мельчайших частиц) или однородную.

Грунты, на которых строят здания и сооружения

Грунты по своим физико-химическим свойствам делятся на два типа: сцементированные и несцементированные. К сцементированному типу относятся скальные грунты, которые разрабатываются с помощью взрывчатки или дробления.

Несцементированный тип представляет собой песчаные, глинистые, грунты с органическими частицами.

1. Скальные грунты

Песчаники, граниты и кварциты, представляющие собой сплошной массив, образуют скальный грунт. Это породы со спаянными или сцементированными связями между частицами. Они относятся к метаморфическим или осадочным породам, а также могут образоваться в ходе извержения.

Свойства:

· водоустойчивость (содержащие кремнистый цемент породы не растворяются в воде, труднорастворимы, например, известняки, доломиты, средней растворимостью обладают гипс и ангидрит)

· несжимаемость

Бывает, что в скальных породах образуются карстовые полости вследствие просачивания воды сквозь трещины. Если массив не содержит таких дефектов, то он является идеальным основанием для строительства.

2. Крупноблочные грунты

Крупнообломочные грунты, как следует из названия, состоят из обломков кристаллических или осадочных пород, не имеющих жесткой связи между частицами.

Свойства:

· хорошая водопроницаемость

· низкий уровень сжимаемости

· при воздействии воды набухания не происходит

Вид крупнообломочного грунта определяется, исходя из размера преобладающих в нем зерен:

1. валунный или глыбовый содержит более 50% крупных частиц (от 200 мм)

2. галечниковый или щебенистый – частицы от 10 мм

3. гравийный или дресвяный – от 2 мм

В качестве основания для здания подходит при условии, что грунт залегает плотным слоем и не подвержен размыванию водой.

Кроме того, гравий и щебень могут использовать для уплотнения более слабого грунта.

3.Песчаные грунты

Песчаный грунт содержит до 50% от общего веса частицы размером до 2 мм и обладает следующими свойствами:

· сыпучесть в сухом состоянии

· отсутствие пластичности

· низкий коэффициент сжатия

· высокая скорость уплотнения при давлении

· хорошая водопроницаемость

Выраженность тех или иных свойств зависит от качества песка, которое определяется размером его частиц: он может быть гравелистый, крупный, средний, мелкий, пылеватый.

Такие физические качества делают песчаный грунт прочным основанием для строительства зданий при соблюдении следующих условий: он должен иметь равномерную плотность; отсутствие в данной локации грунтовых вод, которые могут воздействовать на грунт. Преимуществами песчаного основания являются устойчивость к воздействию низких температур (кроме мелких песков); значительное сокращение времени оседания строений, возведенных на таком основании.

Следует обратить внимание на то, что песчаный грунт может содержать пылеватые частицы размером от 0,05 до 0,005 мм, которые образовались в ходе выветривания. Если их много (от четверти до половины общей массы), то грунт называется пылеватым. Это приводит к снижению несущей способности материала, поскольку песок становится непрочным, теряет устойчивость в откосах, под воздействием воды теряет связность и может набухать и пучиться.

Чтобы увеличить способность песчаного грунта выдерживать статическую нагрузку, используют искусственное закрепление. Для уплотнения крупного и среднего песка в заранее забитые полые сваи заливают жидкий раствор цемента, а затем сваи вынимают. В трудных случаях используют силикатизацию грунта при помощи жидкого стекла и кальция хлористого.

Сам песчаный грунт, уплотненный вибрацией и увлажненный, используется и в качестве подушки при строительстве на более слабом основании. При этом толщина подушки рассчитывается в зависимости от несущей способности слабого грунта.

4. Суглинки и супеси

Этот вид грунта пригоден для строительства. Он содержит 30% глинистых частиц, песок и пылеватые частицы.

5. Глинистые грунты

Глинистые грунты состоят из чешуек или иголок (размером до 0,005 мм) и капиллярных каналов, по которым в поры проникает вода, образующая вокруг зерен водоколлоидные пленки.

Свойства:

· вязкость

· пластичность

· набухаемость

· липкость

· водонепроницаемость

· высокое сжатие

Недостатки:

· при замерзании вода в порах увеличивается в объеме, что приводит к вспучиванию

· низкая скорость осадки

· низкая несущая способность у глины в разжиженном состоянии и глины с прослойками песка

Влажные глинистые грунты можно закрепить при помощи постоянного электрического тока, под воздействием которого глина теряет влагу и уплотняется. Параллельно можно вводить в него химические добавки.

6. Лёсс

Лёсс – вид глинистого грунта с преобладанием пылеватых частиц с крупными порами.

Свойства:

· высокая степень влагопроницаемости

· быстрое размокание и неравномерная осадка

При возведении здания на лёссе необходимо принять меры для предотвращения контакта его с водой. Закрепляется такой грунт при помощи химических растворов или обжига раскаленными газами через специальные трубы, проложенные в специальных скважинах.

7. Грунты с органическими примесями

Эту группу составляют ил, торф, растительный грунт.

Образуются они в результате микробиологических процессов.

Свойства:

· влажность на грани текучести

· высокий коэффициент пористости

· высокая неравномерность сжатия

В связи с этим такой вид непригоден для строительства.

8. Насыпные грунты

Насыпные грунты имеют искусственное происхождение и неравномерное сжатие, поэтому практически не используются в качестве основания в строительстве.

9. Плывуны

Плывуны – мелкозернистый грунт глинистого типа в подвижном состоянии. Он малопригоден для возведения на нем любых конструкций.

Заключение

Итак, выбирая строительную площадку, необходимо тщательно исследовать физико-химические свойства грунта: состав зерен, влажность, пористость, пластичность, тип связи между частицами и т.д. Эти параметры определяются специалистами в лабораторных условиях и определяют возможность и технологию строительства.

Например, скальные и крупнообломочные грунты идеально подходят в качестве оснований для строительства. А вот при использовании глинистых и песчаных необходимо учитывать их особенности: при взаимодействии с грунтовыми водами глинистые основания медленнее теряют свои качества, чем песчаные, зато при высыхании и под воздействием статической нагрузки глинистый грунт сильно уменьшается в объеме. Некоторые виды грунтов (илистые, заторфованные, пылеватые, искусственные) нецелесообразно использовать для возведения на них зданий.

Улучшить качество материала можно, уплотнив его при помощи укатывания, трамбовки, вибрирования, дренажа, подушек из более сильного грунта.

Ссылка на статью https://burosi.ru/sostav-i-svojstva-gruntov

Строительная лаборатория ООО “Бюро “Строительные исследования” занимается испытаниями конструкций и материалов в Санкт-Петербурге и Москве

Основная специализация лаборатории:

Бесплатно вызвать лаборанта на объект или задать вопрос эксперту можно:

1. Заполнив форму на нашем сайте https://burosi.ru/

2. По телефонам:

+7(812)386-11-75 – главный офис в Санкт-Петербурге

+7(965)006-94-59 (WhatsApp, Telegramm) – отдел по работе с клиентами Санкт-Петербург и Москва

3. Написать нам на почту

4. А также в комментариях к публикации.

Подписывайтесь на наши социальные сети и YouTube канал, там много интересной информации и лайфхаков.

Источник

§ I.1. СВОЙСТВА ГРУНТОВ

Грунты оснований зданий и сооружений подразделяют на четыре основные группы: скальные, крупнообломочные, песчаные и глинистые.

Скальные — изверженные, метаморфические и осадочные породы с жесткими связями между зернами (спаянные и сцементированные), залегающие в виде сплошного или трещиноватого массива.

Крупнообломочные — несцементированные грунты, содержащие более 50% по массе обломков кристаллических или осадочных пород с размерами частиц более 2 мм.

Песчаные — сыпучие в сухом состоянии грунты, содержащие менее 50% по массе частиц крупнее 2 мм и не обладающие свойством пластичности (грунт не раскатывается в шнур диаметром 3 мм или его число пластичности Ip < 1).

Глинистые — связные грунты, для которых число пластичности Ip ≥ 1.

Песчаные грунты в условиях природного залегания подразделяют по плотности в зависимости от коэффициента пористости (табл. I-1), а глинистые — по консистенции (показатель текучести) (табл. I-2).

Таблица I-1

Подразделение песков по плотности в зависимости от коэффициента пористости e

Пески	Плотность сложения песков
Пески	плотные	средней плотности	рыхлые
Гравелистые, крупные и средней крупности Мелкие Пылеватые	e < 0,55 e < 0,6 e < 0,6	0,55 ≤ e ≤ 0,7 0,6 ≤ e ≤ 0,75 0,6 ≤ e ≤ 0,8	e > 0,7 e > 0,75 e > 0,8

Таблица I-2

Подразделение глинистых грунтов по консистенции

Среди грунтов указанных групп необходимо выделять грунты, обладающие специфическими свойствами: илы, просадочные, набухающие и засоленные грунты, грунты с примесью растительных остатков и заторфованные, а также грунты искусственного происхождения (насыпные, закрепленные и т.п.).

Номенклатурные наименования и подразделения грунтов, а также критерии для выделения грунтов со специфическими свойствами и их характеристики приведены в главе СНиП 2.02.01-83*.

Для установления наименований грунтов, состава и состояния в условиях природного залегания, а также их поведения в основании зданий и сооружений должны быть определены следующие показатели свойств грунтов:

– плотность, объемная масса и влажность для всех видов грунтов;
– коэффициент пористости и степень влажности для крупнообломочных, песчаных и глинистых грунтов;
– гранулометрический состав для крупнообломочных и песчаных грунтов;
– влажности на границах текучести и раскатывания, число пластичности, консистенция и удельное сопротивление пенетрации для глинистых грунтов;
– угол внутреннего трения, удельное сцепление и модуль деформации для всех видов нескальных грунтов;
– временное сопротивление одноосному сжатию скальных грунтов;
– сопротивление сдвигу, относительное сжатие и коэффициент фильтрации для слабых глинистых и заторфованных грунтов;
– относительная просадочность и начальное просадочное давление для просадочных грунтов;
– относительное набухание и усадка, давление набухания и влажность набухания для набухающих грунтов;
– количественное содержание солей для засоленных грунтов;
– степень, заторфованности для песчаных и глинистых грунтов и степень разложения органического вещества для заторфованных грунтов.

По заданию проектной организации в случае необходимости могут определяться и другие характеристики грунтов.

В целом исследования свойств грунтов строительной площадки должны обеспечить:

– определение типа фундаментов, их размеров и глубины заложения;
– выбор, в случае необходимости, методов улучшения свойств грунтов основания;
– установление вида и объема инженерных мероприятий по освоению площадки строительства;
– выбор способов производства работ по устройству оснований и фундаментов.

Таблица I-3

Перечень действующих ГОСТов

Характеристика грунта	ГОСТ
Плотность частиц грунта ρs, г/см3	5180-84
Плотность грунта ρ, г/см3
Влажность w, %
Гигроскопическая влажность wg, %
Граница текучести wL, %
Граница раскатывания wp, %
Гранулометрический состав	25100-95
Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов	12071-2000
Сопротивление срезу (удельное сцепление и угол внутреннего трения)	12248-96
Временное сопротивление при одноосном сжатии	12248-96
Модуль деформации	20276-99

В табл. I-3 приведен перечень действующих ГОСТов на определение характеристик грунтов, а в табл. I-4 даны формулы для вычисления основных физических характеристик.

Таблица I-4

Формулы для вычисления физических характеристик грунтов

Свойства грунтов оснований исследуются в процессе проведения инженерно-геологических изысканий, выполняемых в соответствии с нормативными документами на инженерные изыскания для строительства.

Инженерно-геологические изыскания осуществляются в соответствии с техническим заданием проектирующей организации, в котором определяются основной состав, детальность и порядок проведения изысканий. Основные требования к содержанию технического задания изложены в главе СНиП 11-02-96.

В результате проведения инженерно-геологических изысканий должны быть получены следующие данные:

– местоположение и рельеф территории предполагаемого строительства, климатические и сейсмические условия и сведения о ранее выполненных исследованиях грунтов и грунтовых вод;
– геологическое строение и литологический состав толщи грунтов и наблюдаемые неблагоприятные физико-геологические и другие явления (карст, оползни, просадки и набухание грунтов, горные подработки и т.п.);
– гидрогеологические условия с указанием высотных отметок уровней грунтовых вод, в том числе на период промерзания, сезонных и многолетних амплитуд их колебаний и величин расходов;
– агрессивность вод в отношении материалов конструкций;
– стратиграфическая последовательность всех слоев, линз и прослоев сжимаемой толщи основания с указанием возраста, происхождения, номенклатурного вида, состава и состояния грунтов и их физико-механических характеристик;
– опыт местного строительства;
– прогноз изменения инженерно-геологических условий площадки строительства при возведении и эксплуатации зданий и сооружений;
– трудоемкость производства земляных работ.

Смородинов М.И. Справочник по общестроительным работам. Основания и фундаменты

Следующая
Содержание

Источник