Угол естественного откоса песка пылеватого
От надежности функционирования системы «основание-фундамент-сооружение» зависит и срок эксплуатации здания, и уровень «качества жизни» его жильцов. Причем, надежность указанной системы базируется именно на характеристиках грунта, ведь любая конструкция должна опираться на надежное основание.
Именно поэтому, успех большинства начинаний строительных компаний зависит от грамотного выбора месторасположения строительной площадки. И такой выбор, в свою очередь, невозможен без понимания тех принципов, на которых основывается классификация грунтов.
С точки зрения строительных технологий существуют четыре основных класса, к которым принадлежат:
— скальные грунты, структура которых однородна и основана на жестких связях кристаллического типа;
— дисперсные грунты, состоящие из несвязанных между собой минеральных частиц;
— природные, мерзлые грунты, структура которых образовалась естественным путем, под действием низких температур;
— техногенные грунты, структура которых образовалась искусственным путем, в результате деятельности человека.
Впрочем, подобная классификация грунтов имеет несколько упрощенный характер и показывает только на степень однородности основания. Исходя из этого, любой скальный грунт представляет собой монолитное основание, состоящее из плотных пород. В свою очередь, любой нескальный грунт основан на смеси минеральных и органических частиц с водой и воздухом.
Разумеется, в строительном деле пользы от такой классификации немного. Поэтому, каждый тип основания разделяют на несколько классов, групп, типов и разновидностей. Подобная классификация грунтов по группам и разновидностям позволяет без труда сориентироваться в предполагаемых характеристиках будущего основания и дает возможность использовать эти знания в процессе строительства дома.
Например, принадлежность к той или иной группе в классификации грунтов определяется характером структурных связей, влияющих на прочностные характеристики основания. А конкретный тип грунта указывает на вещественный состав почвы. Причем, каждая классификационная разновидность указывает на конкретное соотношение компонентов вещественного состава.
Таким образом, глубокая классификация грунтов по группам и разновидностям дает вполне персонифицированное представление обо всех преимущества и недостатки будущей строительной площадки.
Например, в наиболее распространенном на территории европейской части России классе дисперсных грунтов имеется всего две группы, разделяющие эту классификацию на связанные и несвязанные почвы. Кроме того, в отдельную подгруппу дисперсного класса выделены особые, илистые грунты.
Такая классификация грунтов означает, что среди дисперсных грунтов имеются группы, как с ярко выраженными связями в структуре, так и с отсутствием таковых связей. К первой группе связанных дисперсных грунтов относятся глинистые, илистые и заторфованные виды почвы. Дальнейшая классификация дисперсных грунтов позволяет выделить группу с несвязной структурой – пески и крупнообломочные грунты.
В практическом плане подобная классификация грунтов по группам позволяет получить представление о физических характеристиках почвы «без оглядки» на конкретный вид грунта. У дисперсных связных грунтов практически совпадают такие характеристики, как естественная влажность (колеблется в пределах 20%), насыпная плотность (около 1,5 тонн на кубометр), коэффициент разрыхления (от 1,2 до 1,3), размер частиц (около 0,005 миллиметра) и даже число пластичности.
Аналогичные совпадения характерны и для дисперсных несвязных грунтов. То есть, имея представление о свойствах одного вида грунта, мы получаем сведения о характеристиках всех видов почвы из конкретной группы, что позволяет внедрять в процесс проектирования усредненные схемы, облегчающие прочностные расчеты.
Кроме того, помимо вышеприведенных схем, существует и особая классификация грунтов по трудности разработки. В основе этой классификации лежит уровень «сопротивляемости» грунта механическому воздействию со стороны землеройной техники.
Причем, классификация грунтов по трудности разработки зависит от конкретного вида техники и разделяет все типы грунтов на 7 основных групп, к которым принадлежат дисперсные, связанные и несвязанные грунты (группы 1-5) и скальные грунты (группы 6-7).
Песок, суглинок и глинистые грунты (принадлежат к 1-4 группе) разрабатывают обычными экскаваторами и бульдозерами. А вот остальные участники классификации требуют более решительного подхода, основанного на механическом рыхлении или взрывных работах. В итоге, можно сказать, что классификация грунтов по трудности разработки зависит от таких характеристик, как сцепление, разрыхляемость и плотность грунта.
ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ ГРУНТОВ ЧЕТВЕРТИЧНОГО ВОЗРАСТА
| Типы грунтов | Обозначение |
| Аллювиальные (речные отложения) | a |
| Озерные | l |
| Озерно-аллювиальные | lа |
| Делювиальные (отложения дождевых и талых вод на склонах и у подножия возвышенностей) | d |
| Аллювиально-делювиальные | ad |
| Эоловые (осаждения из воздуха): эоловые пески, лессовые грунты | L |
| Гляциальные (ледниковые отложения) | g |
| Флювиогляциальные (отложении ледниковых потоков) | f |
| Озерно-ледниковые | lg |
| Элювиальные (продукты выветривания горных пород, оставшиеся на месте образования) | е |
| Элювиально-делювиальное | ed |
| Пролювиальные (отложения бурных дождевых потоков в горных областях) | p |
| Аллювиально-пролювиальные | ap |
| Морские | m |
РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ ОСНОВНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ
| Характеристики | Формула |
| Плотность сухого грунта, г/см 3 (т/м 3 ) | ρd = ρ/(1 + w) |
| Пористость % | n = (1 − ρd /ρs)·100 |
| Коэффициент пористости | e = n/(100 − n) или e = (ρs − ρd)/ ρd |
| Полная влагоемкость | ω0 = eρw /ρs |
| Степень влажности |  |
| Число пластичности | Ip = ωL − ωp |
| Показатель текучести | IL = (ω − ωp)/(ωL − ωp) |
ПЛОТНОСТЬ ЧАСТИЦ ρs ПЕСЧАНЫХ И ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ
| Грунт | ρs, г/см 3 | |
| диапазон | средняя | |
| Песок | 2,65–2,67 | 2,66 |
| Супесь | 2,68–2,72 | 2,70 |
| Суглинок | 2,69–2,73 | 2,71 |
| Глина | 2,71–2,76 | 2,74 |
КЛАССИФИКАЦИЯ СКАЛЬНЫХ ГРУНТОВ
| Грунт | Показатель | ||||||||||||
| По пределу прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии, МПа | |||||||||||||
| Очень прочный | Rc > 120 | ||||||||||||
| Прочный | 120 ≥ Rc > 50 | ||||||||||||
| Средней прочности | 50 ≥ Rc > 15 | ||||||||||||
| Малопрочный | 15 ≥ Rc > 5 | ||||||||||||
| Пониженной прочности | 5 ≥ Rc > 3 | ||||||||||||
| Низкой прочности | 3 ≥ Rc ≥ 1 | ||||||||||||
| Весьма низкой прочности | Rc 200 >10 >2 | >50 | |||||||||||
| Песок: гравелистый крупный средней крупности мелкий пылеватый | >2 >0,5 >0,25 >0,1 >0,1 | >25 >50 >50 ≥75 0,7 | |||||||||||
| Мелкий | e 0,75 | ||||||||||||
| Пылеватый | e 0,8 | ||||||||||||
| По удельному сопротивлению грунта, МПа, под наконечником (конусом) зонда при статическом зондировании | |||||||||||||
| Крупный и средней крупности независимо от влажности | qc > 15 | 15 ≥ qc ≥ 5 | qc 12 | 12 ≥ qc ≥ 4 | qc 10 qc > 7 | 10 ≥ qc ≥ 3 7 ≥ qc ≥ 2 | qc 12,5 | 12,5 ≥ qd ≥ 3,5 | qd 11 qd > 8,5 | 11 ≥ qd ≥ 3 8,5 ≥ qd ≥ 2 | qd 8,8 | 8,5 ≥ qd ≥ 2 | qd 17 |
ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ПО ПОКАЗАТЕЛЮ ТЕКУЧЕСТИ
| Грунт | Показатель текучести |
| Супесь: | IL 1 |
| Суглинок и глина: | |
| твердые | IL 1 |
ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ИЛОВ ПО КОЭФФИЦИЕНТУ ПОРИСТОСТИ
| Ил | Коэффициент пористости |
| Супесчаный | е ≥ 0,9 |
| Суглинистый | е ≥ 1 |
| Глинистый | е ≥ 1,5 |
ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ САПРОПЕЛЕЙ ПО ОТНОСИТЕЛЬНОМУ СОДЕРЖАНИЮ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА
| Сапропель | Относительное содержание вещества |
| Минеральный | 0,1 0,5 |
НОРМАТИВНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ МОДУЛЕЙ ДЕФОРМАЦИИ Е ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ
Зависимость осадки штампа s от давления р
Схема испытания грунта прессиометром
1 — резиновая камера; 2 — скважина; 3 — шланг; 4 — баллон сжатого воздуха: 5 — измерительное устройство
Зависимость деформаций стенок скважины Δr от давления р
Для определения модуля деформации используют график зависимости осадки от давления, на котором выделяют линейный участок, проводят через него осредняющую прямую и вычисляют модуль деформации Е в соответствии с теорией линейно-деформируемой среды по формуле
E = (1 − ν 2 )ωdΔp / Δs
Основные понятия
Пучение – сезонное увеличение объема почвы, которое происходит после замерзания подземных источников. Под воздействием сил лед оказывает большое давление на фундамент, что приводит к изменению положения. Процессы выталкивания провоцируют растрескивание стен, грозящие перекашиванием дверей и окон. Если влага попала в основу здания, то постепенно разрушит цокольное перекрытие.
Замерзшая вода увеличивается в объеме, что усиливает расширение грунта на 9%. Из-за высокой плотности подземные слои не могут сжаться, поэтому движутся вверх. Если силы пучения не уравновешиваются, то фундамент под давлением «выжимают» из почвы. Регулярные сезонные колебания негативно отражаются на целостности основы и здания.
Скорость и глубина промерзания зависят от температуры, продолжительности холодных дней и плотности снежного покрова. В зависимости от региона, грунт может находиться в ледяном состоянии от 3 до 9 месяцев. Через рыхлую землю проходит вода, не задерживаясь и не твердея. Пучинистые виды постепенно поглощают влагу, которая проникает на глубину 1,5 м. При устойчивых морозах капли замерзают и расширяются.
В южных регионах земля почти не мерзнет, поэтому проблемы нет. В северных областях почва твердеет на 2,4 м, что приводит к деформации фундамента. Близкое залегание подземных вод способно кардинально изменить характеристики непучинистого грунта. Если строение возводят на склоне, то рельеф спровоцирует появление нестабильных участков в отдельных местах.
Какие виды почвы подвергаются пучению
Пучение характерно для большинства видов почвы, особенно данной проблеме подвергаются следующие типы грунта:
- Песчаная почва;
- Суглинок;
- Супесь;
- Глиняный грунт.
Вышеуказанные виды почвы обладают одной общей чертой — в их составе содержатся мельчайшие пыльные частицы. Та же песчаная почва, не содержащая пылеватых частиц (гравелистая либо песок крупных фракций) практически не подвергается воздействиям сезонного пучения.
Совет эксперта! Наличие пылеватых частиц в грунте способствует тому, что почва приобретает свойство связывать и удерживать контактирующую с ней воду (это могут быть как впитавшиеся в землю атмосферные осадки, так и грунтовая влага).
Пропитанный водой пласт почвы, в процессе замерзания расширяется в объемах (до 9-12% от первоначального объема) и давит на основания зданий и построек, оказывая на них выталкивающую нагрузку.
Рис 1.3: Воздействие пучения грунта на плитный фундамент
Силы пучения почвы могут быть увеличены разнообразными сопутствующими факторами, основной из них — постоянные атмосферные осадки. Если осенью регулярно будут идти дожди, то пропитавшаяся осадками почва будет оказывать более сильную деформационную нагрузку на фундамент. Также к усиливающим пучение факторам можно отнести повышение уровня залегания грунтовых вод и их капиллярное поднятие.
Совет эксперта! Свыше 82% всех видов грунтов В Москве и области классифицируются как пучинистые.
При возведении построек на пучинистых грунтах нужно предпринимать дополнительные меры защиты фундамента от выталкивающих воздействий почвы, о которых более детально мы поговорим в соответствующем разделе статьи.
С классификацией пучинистости разных видов грунтов согласно ГОСТ № 25100 вы можете ознакомится в таблице 1.1.
Грунты с высокой склонностью к пучению;
Расширение объема от 7%
Таблица 1.1: Классификация пучинистости грунтов
Узнай почему свайный фундамент помогает избежать проблем с морозным пучением: узнать
Фундаменты под резервуары
Фундамент — это часть сооружения, передающая нагрузку от веса сооружения на грунты основания и распределяющая эту нагрузку на такую площадь основания, при которой давления по подошве не превышают расчетные. В зависимости от формы фундаменты подразделяются на:
- сплошные, в виде плит под всем сооружением;
- ленточные, расположенные только под стеной сооружения;
- столбчатые в виде отдельных опор.
Выбор типа фундамента под резервуар зависит от многих факторов, самым важным, конечно является грунт, его характеристики (сжатие, пучинистость при сезонном промерзании, глубине залегания и пр.), от объема резервуара, а так же от величины нагрузок который будет передаваться на грунт. Наиболее рационально использовать фундаменты на естественном основании, по причине того, что этот способ наиболее дешевый, с полным или частичным отказом от свай под днищем резервуара. Перед строительством фундамента необходимо произвести отвод грунтовых вод и осадков из-под днища резервуара. Все работы по устройству фундамента под резервуар проводятся до начала его монтажа. Проектную отмостку основания (фундамента), фундамент под шахтную лестницу и опоры под подводящие трубопроводы рекомендуется выполнять после монтажа металлоконструкций резервуара.
