По каким свойствам определяется грунт
Если театр начинается с вешалки, то строительство любого дома ‒ с выяснения характеристик грунта. От них, в свою очередь, зависит выбор фундамента дома и конструкций подземных элементов других построек (гаража, бани, сарая и пр.). Какой грунт идеален для загородного строительства? Об этом и не только читайте в нашей статье.
Докопаться до ответа
Зачем изучать грунт на участке? Главное, скажете вы, есть заветная земельная площадь, на которой можно строиться, разбивать сад, засаживать огород! И будете неправы. Вообще, в идеале вопрос, какого качества землю вы приобретаете, должен обсуждаться до сделки купли-продажи. Ведь может случиться так, что на участке будет слабый грунт или в нём будут найдены оползень, слабое торфяное основание или карст (пустота). Строительство на таком участке может влететь в копеечку, не говоря уже о строительных и технических сложностях. Исследования грунта позволят определить наиболее подходящее место под фундамент, чтобы в дальнейшем избежать просадки или подъёма фундаментных конструкций, различных деформаций. Грунт на участке, где предполагается выполнить фундамент, должен быть равномерным; если же основание постройки окажется на слоях грунта с различными физическими качествами, то проблем не избежать.
Специалисты аккредитованных лабораторий исследуют грунт в зоне строительства, отбирая образцы с помощью пробуренных скважин. Так, на площадке, где предстоит построить здание с основанием площадью менее 100 кв. м, достаточно двух скважин, которые бурят в наиболее удалённых точках периметра застройки. Для сооружений большей площади нужны три-четыре скважины – их бурят по углам будущего здания. Обычно разведочные скважины для малоэтажного деревянного дома бурятся на 5 м. На основе анализа проб составляется карта с характеристикой грунтов и залегающих вод, в ней указываются гидрогеологические параметры, физико-географические условия и другие особенности участка. Такая карта будет хорошим подспорьем проектировщику, позволит ему вполне обоснованно выбирать тип и размеры фундамента, габариты несущих конструкций здания.
Подчас при выявлении проблемного грунта (например, торфяника) бурения может быть недостаточно, и тогда проводятся полевые испытания качеств грунта. Во время таких работ грунт продавливают специальным зондом, измеряя его деформационные свойства.
Грунты и их свойства
Если для дачников грунт – это любая почва под ногами, которую достаточно вскопать и удобрить перед посадкой, то для строителей это верхний слой породы, где размещается подземная часть зданий и сооружений.
Существует несколько основных видов грунтов: песок, супесь, суглинок, глина, лессовый грунт, торф, гравий, растительный грунт, различные скальные и уплотнённые грунты. От строительных характеристик этих грунтов и за¬висят надёжность, прочность и устойчивость возводимых объектов, способы строительства, трудоёмкость и, конечно, стоимость работ.
При выборе способа выполнения земляных работ обязательно нужно брать в расчёт такие характеристики грунтов, как плотность, влажность, липкость, разрыхлённость, сцепление, пучинистость и др. Взвешивая все плюсы и минусы «разведки» грунта, можно определиться с тем, насколько пригоден участок для капитальных или временных сооружений, какие есть возможности улучшить свойства грунта и т. д.
Песчаные грунты ‒ в сухом состоянии сыпучие, не отличаются пластичностью. Они водопроницаемы, но при сильном течении воды размываются, с изменением влажности может измениться и объём песка.
Глинистые грунты‒ связные и очень пластичные. Глины хорошо впитывают влагу и при этом сильно разбухают. А поскольку при замерзании вода увеличивается в объёме до 9%, то и глинистые грунты сильно пучатся. При высыхании эти грунты, напротив, с неохотой отдают влагу, уменьшаясь в объёме и трескаясь. Проточной водой глина легко размывается.
Суглинок и супесь. В зависимости от содержания в их объёме глинистых частиц грунты подразделяются на пески (<3%); супеси (3-10% ‒ свойства песка выражены в меньшей степени); суглинки (10-30% ‒ более выражены свойства глины); песчаные глины (30-60%); тяжёлые глины (>60%). Если из сырого суглинка скатать шарик, затем сдавить его, то получится лепёшка с трещинами по краям, а шарик, скатанный из супеси в сыром состоянии, при лёгком надавливании сразу рассыпается.
Лессовидные грунты – такую группу особняком выделяют в глинистых грунтах. В сухом состоянии лёсс обладает хорошей твёрдостью и прочностью, но при контакте с водой легко её впитывает, при этом расплывается и проседает, уменьшаясь в объёме и теряя несущую способность.
Кроме того, грунты разнятся в зависимости от размера находящихся в них частиц (научный термин этого параметра ‒ гранулометрический состав грунта): глинистые, пылеватые, пески, гравий, галька, камни, валуны. Пески, в свою очередь, подразделяют на мелкий (более 50% объёма составляют частицы размером 0,1-0,25 мм); средний (частицы 0,25-0,5 мм); крупный (0,5-3 мм). Важным компонентом большинства грунтов является наличие в них глинистых частиц.
Что ещё важно знать про грунты? Влажность. Она характеризует степень насыщения грунта водой, определяется отношением массы воды в грунте к массе твёрдых частиц грунта. В зависимости от влажности грунты могут быть маловлажные (до 5%); влажные (до 30%); насыщенные водой (>30%). Вода, которая насыщает грунт, называется грунтовой. Среди других качеств грунта, которые необходимо учитывать при обустройстве фундаментов, стоит отметить его плотность, сцепление грунта, пучинистость.
Почему фундамент «пучит»?
Все типы грунтов также делят на две большие группы: пучинистые и непучинистые. К пучинистым относят глинистый, песчаный пылеватый и мелкий грунт. Непучинистые ‒ это крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средние, не содержащие глинистых фракций. Пучинистость грунта даёт о себе знать зимой, в морозы, когда объём грунта (чаще всего – глин) при замерзании увеличивается (вспучивается) на 5-10%. Если в холода пучинистый грунт примёрзнет к элементам фундамента, то возможно их выпирание из земли. Снизить риск сезонных деформаций фундамента можно, только заглубив фундаментную конструкцию ниже глубины, на которую промерзает грунт. Известно, что в среднем по России глубина промерзания грунтов составляет 0,7-2,4 м. В Московской области – 1-1,5 м. Среднестатистическая величина вспучивания ‒ 15 см.
Степень вспучивания зависит от состава грунта, его природной влажности, от того, насколько глубоко пролегают грунтовые воды, а также глубины промерзания. Если грунт надёжный, жёсткий, то, как правило, достаточно возвести простой фундамент – ленточный или столбчатый, погружённый в землю на полметра. Однако на грунтах, склонных к пучинистости или просадкам, фундамент простой конструкции не подойдёт. На пучинистых грунтах фундаменты делают с ростверком – свайные или столбчатые. При заглублении свай (столбов), чтобы исключить или свести к минимуму возможное контактное выталкивание (подъём) конструкций зимой, зазоры между внешними стенками фундамента (сваями) и грунтом засыпаются крупнозернистым песком. Если во время исследования грунта выяснится, что он склонен к просадкам (такая проблема характерна для лессовых глин, рыхлых песков, торфяников), то потребуются более длинные сваи, опорой для которых станут надёжные грунты, залегающие в нижних слоях.
В Подмосковье чаще всего встречаются глинистые грунты, суглинок, супесь и торф. Самый сложный сильнопучинистый грунт в Московской области встречается на северо-западе. Это могут быть пылеватые супеси, пылеватые глинки и суглинки. В Орехово-Зуеве, Шатуре и близлежащих районах очень часто встречается торфяной грунт. Он образуется на месте высушенных болот, состоит из смеси глины или песка с растительными остатками. Его особенностью является большая сжимаемость.
Земля в разрезе
Разумеется, на состав грунтов влияют различные факторы, их тоже важно учитывать перед покупкой и застройкой участка. Например, соседство с естественным водоёмом «гарантирует» близкое к поверхности земли залегание грунтовых вод, а значит, тот же подвал или подземный гараж строить будет проблематично. С неглубокими грунтовыми водами и непрочными отложениями в основании грунта придётся иметь дело, если участок находится в болотистом районе, пусть даже и осушённом несколько лет назад. Если земельный пай находится на местности со значительными перепадами высот, т. е. на склоне, то во время строительства необходимо брать в расчёт допустимость сползания постройки. И в таком случае, кроме надёжного фундамента, придётся подумать об устройстве подпорных стен, укреплении склонов геотекстильным полотном и прочих мерах, чтобы не допустить смещения подвижных слоёв грунта.
Своими руками
Можно ли самостоятельно определить тип грунта на участке? Можно – старым дедовским способом. Для этого нужно выкопать яму глубиной 1,5-2 м и внимательно изучить так называемый срез земли. Верхний слой, (самый тёмный), ‒ это почва, и её перед началом строительства обязательно убирают за ненадобностью (можно перевезти в то место, где планируется разбить сад). Если под почвой оказались песок и глина, к тому же с большой примесью щебня или мелкого камня, то это хрящеватый грунт.
Если после почвы залегает песчаный грунт, то это хороший вариант. Он отлично пропускает воду, трамбуется, уплотняется, промерзает на незначительную глубину (до 1 м), и фундамент (подойдёт даже ленточный фундамент из отдельных блоков) в нём не будет в сырости. Самый неприхотливый для фундамента грунт ‒ скалистый. Он не оседает, не размывается и не вспучивается. Самый проблемный – глинистый грунт. Глубина промерзания у него более 1,5 м, да и вспучивание немалое.
В любом случае, начиная обустраивать свою загородную землю с нуля, в первую очередь позаботьтесь о «диагностике» грунта на участке. Эта процедура важная и обязательная. От правильного ответа на вопрос о том, на какой земле будем строиться, зависит прочность фундамента – основа основ будущего дома, залог его надёжности и долговечности.
Источник
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
Лабораторные исследования грунтов и воды помогают узнать, как участок будет вести себя в условиях статической нагрузки и динамического воздействия извне: для этого искусственно создают нагрузку, соответствующую уровню той, что появится в месте строительства после возведения объекта. Все свойства, выявленные в лаборатории, отличаются достоверностью и высокой точностью.
Какую информацию дают лабораторные исследования грунтов?
Обязательный этап любого строительства — это проведение инженерных изысканий. При проведении этих работ грунт исследуют в полевых условиях и набирают образцы для лабораторного анализа. Это нужно, чтобы протестировать пробы в условиях, которые нельзя воссоздать на участке: бывает так, что имитация воздействия нужного масштаба на поле невозможна.
Во время лабораторных испытаний грунт проверяют не только статичными нагрузками, но и динамическими. Для этого искусственно создают воздействие, уменьшенное по силе пропорционально объему грунта, и фиксируют результаты испытаний.
В каких случаях нужно нельзя провести полевые испытания
К воздействию извне, которое нельзя отследить в месте естественного залегания грунтов, относят, например, снижение нагрузки при рытье котлована под фундамент и последующее возрастание давления, которое возникает при строительстве.
Тесты на динамическое воздействие нужны, если возле будущего объекта пролегают трамвайные линии, железнодорожные пути или шоссе с большой проходимостью. Не важно, на в каком состоянии инфраструктура — уже есть или строительство путей начнется в отдаленном будущем, — рассчитать дополнительную динамическую нагрузку, которую дает такое соседство, возможно только в искусственно смоделированных условиях.
Лабораторные исследования грунтов
Выявление физических свойств грунта
Исследование этих показателей позволяет выявить параметры, которые опасно игнорировать при проектировании: если заложить объект, который даст нагрузку больше, чем способен вынести участок, грунт сместится, и начнется разрушение здания.
Когда почва проседает под весом здания, возникает асимметрия, и давление перераспределяется. Это происходит неравномерно, фундамент и стены могут дать трещины, и тогда дальнейшая эксплуатация постройки станет опасной или вовсе невозможной.
Чтобы не допустить неграмотного проектирования, определяют следующие физические параметры грунтов:
- минеральный состав: это важно, потому что почва состоит из сотен различных минералов, каждый из которых имеет собственный химический состав и строение;
- естественная влажность — она определяется влагой, которая есть в порах. Как правило, нормальный показатель колеблется в рамках 3–8%;
- порозность и плотность почвы: показатели дают представление о физико-химических процессах, которые происходят в грунтах;
- предрасположенность горных пород к набуханию и усадке: эти два аналогичных процесса могут значительно повредить фундаменту сооружения, т.к. в случае изменения объема грунта под основанием происходит деформация.
Все эти данные позволяют определить или подтвердить вид и послойный состав грунтов, что, в свою очередь, поможет рассчитать максимально допустимые значения нагрузок и оптимально подобрать строительные материалы.
Определение химического состава
Залог надежного сооружения — это его фундамент. Основание объекта неизбежно подвергается воздействию окружающих его веществ — химических соединений, которые содержатся в грунте. Чтобы определить, насколько агрессивно его слои ведут себя по отношению к металлическим и бетонным конструкциям, определяют химические показатели проб, взятых на участке. Также специалисты выявляют липкость слоев, измеряют, насколько каждый из них водопроницаем и подвержен размытию, и рассчитывают вероятность размягчения грунтов.
Все нормативы проведения химического исследования грунтов закреплены в соответствующих документах — ГОСТ 25100-2011, ГОСТ 12248-2010, ГОСТ 12536-79, ГОСТ 5180-84, ГОСТ 25584-90, ГОСТ 12148-96.
Для химического анализа берут три пробы грунта на каждый из необходимых инженерно-геологических элементов. Чтобы оценить коррозионную активность по отношению к стали, алюминию и свинцу, проводят анализ не менее, чем трех образцов грунтовых вод.
Во время выполнения тестов особое внимание уделяют ряду параметров:
- определяют, насколько устойчивы горные породы к размыванию;
- тестируют пробы на содержание карбонатов;
- проверяют наличие и концентрацию растворимых в воде солей;
- выявляют общий состав веществ, которые содержит грунт, и определяют их количество.
Физико-химические параметры грунтов на участке могу сыграть против строительства, поэтому выбирать материалы наугад категорически нельзя. Чтобы найти оптимальное решение, следует отталкиваться от результатов лабораторного исследования.
Для химического анализа берут три пробы грунта на каждый из необходимых инженерно-геологических элементов
Определение механических параметров
Изучение механических свойств грунта главным образом помогает выявить деформационные характеристики.
Лабораторные методы исследования грунтов для выявления физико-механических качеств направлены на получение перечисленных ниже данных.
Уровень прочности:
- при компрессии почвы в одну ось;
- при растяжении почвы в одну ось;
- в процессе сдвига.
Деформативные характеристики почвы:
- измерение просадочного давления и моделирование ситуации с его увеличением — чтобы просчитать просадку грунта в этих условиях;
- изучение угла откоса, который возникает в естественных условиях;
- собственно, способность к деформации каждого из слоев.
Знание этих особенностей позволит спрогнозировать поведение почвы в разных условиях: застройщик будет точно знать максимально допустимую нагрузку на участке, и это позволит спроектировать безопасное сооружение.
Изучение механических свойств грунта
Как выбрать исполнителя работ?
Прежде чем сдавать образцы на лабораторные исследования грунтов, нужно выбрать проверенного подрядчика, который для вас эти образцы добудет. Выгоднее заказывать две услуги одновременно — брать пробы во время проведения инженерно-геологических изысканий. Специалисты пригонят на участок технику и проведут полевые испытания, в ходе которых и наберут нужное количество образцов. Оптимален вариант, когда компания, которая выполняет изыскания, занимается и лабораторными работами: так заказчик получает все необходимые сведения в одном отчете, который в итоге пойдет на согласование в надзорные органы и поможет спроектировать безопасное сооружение.
Лицензии — это не просто бумага
Технический отчет имеет юридическую силу, если у компании, которая его выдала, есть все необходимые разрешающие документы. Если отчет будет выдан фирмой без лицензии или с просроченными документами, документ не будет считаться действующим.
Лабораторные исследования дают исчерпывающую информацию о свойствах грунтов и позволяют спрогнозировать их поведения в условиях нагрузки, которую даст будущий объект. В совокупности с геологическими, геофизическими и другими инженерными изысканиями результаты лабораторных испытаний помогут самым точным образом спроектировать надежное и безопасное сооружение.
Больше материалов читайте на сайте.
—
Обзор подготовили специалисты компании ОмгГео.
Источник