свойства и характеристики дисперсных и песчаных
Содержание статьи:
До начала строительства проводятся геологические изыскания, позволяющие определить особенности и характеристики грунтов. Они необходимы для выбора оптимального типа фундамента. Процессы усадки и надежность основания напрямую зависят от свойств почвы на участке.
Строительная классификация грунтов
Вид грунта необходимо знать для определения типа фундамента при строительстве
Грунтом в строительстве называют все рыхлые обломочные горные породы, на которых устраивается основание постройки.
Для стандартизации определений, используемых при выполнении геологических изысканий, принят общий стандарт строительной классификации грунтов. Он делит грунты на классы, типы и разновидности по структурным связям, составу и строению.
Первоначально строители пользовались информацией из СНиП II-15-74. Теперь при необходимости обращаются к ГОСТ 25100-2011.
Виды грунтов по прочности
- Скальные – породы, залегающие сплошным массивом и имеющие жесткие структурные связи. Это водоустойчивые и почти несжимаемые грунты. К такому типу относится известняк, песчаник, гранит, базальт и другие. При отсутствии трещин они служат прочным основанием для построек. Несущая способность трещиноватых слоев снижена.
- Нескальные – группа дисперсных грунтов с ослабленными структурными связями. Они состоят из минеральных частиц различного размера, по происхождению подразделяются на осадочные и искусственные. Осадочные породы образуются в результате разрушения и выветривания скальных пород. Искусственные почвы – это результат утрамбовки, намывания или насыпания. Дисперсионные грунты бывают связные (глина, суглинок) и несвязные (песок).
В отдельный класс выделяют мерзлые грунты. Они образованы в результате природного или техногенного замораживания. Мерзлые основания прочны за счет криогенных связей, но параметр колеблется из-за сезонных изменений температуры воздуха. Только в районе вечной мерзлоты такие почвы стабильны.
В каждом классе имеются собственные виды, типы и разновидности, обусловленные их происхождением, строением, составом и свойствами.
Основные характеристики грунтов
Изучение свойств грунтов необходимо для выбора технологии строительства и расчета стоимости земляных работ.
- Гранулометрический состав – процентное содержание частиц различных фракций.
- Водопроницаемость – способность пропускать влагу через поры.
- Связность – характер и прочность структурных связей, влияющие на прочность основания.
- Пористость – соотношение воздушных пор к общему объему.
- Пластичность – степень деформации при повышении нагрузки.
- Усадка – уменьшение объема при высыхании и сжатии.
Классификационные признаки грунтов помогут определиться с типом фундамента.
Скальные
Плотные породы, образованные в результате магматических извержений, метаморфических процессов или возникновения цементационных связей в осадочных фрагментах. Они характеризуются низкой усадкой, не теряют прочности при насыщении водой. Минусом скальных пород является сложность разработки. Благодаря прочности основания фундамент под дом закладывается на поверхности.
Полускальные
Группа пород, уступающих по сцементированности связей скальным аналогам. Они состоят из одного или нескольких минералов (гипс, известняк-ракушечник, мел, алевролит). Негативная особенность полускальных грунтов – растворимость и размягчаемость при взаимодействии с водой. Просадочность и понижение несущей способности учитывают при выборе глубины заложения основания здания.
Песчаные
В составе грунта мелкие частицы кварца и других минералов. Их размер составляет 0,05-2 мм, структура несвязанная. Песчаная почва с крупными частицами обладает хорошей несущей способностью. Она подходит для возведения любого дома, если на участке низкий уровень грунтовых вод. Пески крупной и средней фракции непластичные, почти не размываются водой, не вспучиваются.
Глинистые
Разновидность связанных грунтов, состоящая из мелких пылеватых частиц силикатов. В зависимости от количества влаги почва бывает твердой, пластичной или текучей консистенции. Глина сжимается под нагрузкой, скорость ее уплотнения небольшая, поэтому осадка зданий затягивается. В твердом состоянии глинистая почва является прочным основанием. При попадании воды в поры под действием отрицательных температур происходят процессы пучения.
Крупнообломочные
Обломки скальных пород, среди которых преобладают части размером больше 2 мм. Примером служит гравий, щебень, галька. Прочность грунта зависит от природы обломков. Скальные части магматического происхождения обладают высокой прочностью. Плотность почвы связана с равномерностью укладки фрагментов. Она характеризуется слабой сжимаемостью и хорошей водопроницаемостью.
Свойства суглинков и супесей зависят от процентного содержания частиц песка и глины.
На что влияют свойства грунтов при строительстве фундамента
Выбор фундамента в зависимости от типа грунта
От состава и характеристик залегающей породы зависит прочность и долговечность возводимого здания. Недостаточная несущая способность, пучинистость или склонность к проседанию приводит к появлению трещин, перекосам и другим проблемам с целостностью стен дома и фундамента.
Также от геологических особенностей участка зависит метод выемки земли, выбор техники. Разработка котлована ведется ручным, машинным или взрывным способом. В зависимости от плотности почвы в частном строительстве применяются лопаты, кирки, ломы, отбойные молотки. Плотность почвы влияет на формирование стен и откосов котлована. В крупнообломочных грунтах допустимы вертикальные стенки без укрепления глубиной до 2 м, а в песчаных только 1 м.
Прочные грунты (скальные, крупнообломочные, песчаные) подходят для возведения домов различной этажности и не имеют особых требований к фундаменту. На слабых почвах, при высоком уровне грунтовых вод устраивают столбчатые, свайные основания или монолитную железобетонную плиту. Для глинистой почвы, подверженной пучению, необходимо закладывать заглубленный ленточный фундамент ниже точки промерзания.
Определение свойств грунта на глаз
Инженерно-геологические изыскания проводят специализированные организации. Их представителя бурят скважины и берут образцы для лабораторного изучения. Эта процедура дорогостоящая, поэтому некоторые владельцы участков определяют тип грунта и глубину залегания подземных вод самостоятельно.
Для взятия образцов потребуется выкопать яму равную глубине залегания будущего фундамента. Определить характеристики почвы помогут несколько простых методов:
Органолептический
Самый простой способ узнать состав почвы – это задействовать зрение и тактильные ощущения.
- Песок – комочки не образуются, частицы однородные, твердые, хорошо просматриваются. Размеры песчинок также можно оценить визуально. У гравелистого песка они до 5 мм, у крупного – до 2 мм, среднего – около 1 мм.
- Супесь – по ощущениям похоже на муку из-за пылеватых частиц, при сдавливании быстро рассыпается.
- Суглинок – крупинки песка чувствуются слабо, влажные комочки хорошо держатся.
- Глина – мелкий желтоваты порошок при намокании липнет к рукам, образуются твердые комочки.
Тип почвы определяют по внешнему виду: глина и суглинок – твердые куски, которые рассыпаются при ударе молотком, супесь рассыпается при сдавливании руками, песок не образует комьев.
Скатывание в кольцо
Метод также несложный – необходимо смочить горсть почвы, попробовать скатать жгут, а из него сделать кольцо. Из песка жгутик не получится, а из супеси быстро развалится. Если шнур скатывается, но при сгибании трескается, это суглинок. Из пластичной глины без труда получается сделать кольцо.
Процентное содержание различных типов грунта
Потребуется чистая банка объемом 1 литр. До половины ее засыпают исследуемой почвой, затем до верха заливают водой. После отстаивания, занимающего от нескольких часов до 2-3 дней, измеряют высоту слоев грунтов и высчитывают процентное соотношение. Нижний слой будет из песка, далее супесь с пылеватыми частицами, верхняя часть – глина.
Большая часть территорий пригодных под строительство занимают осадочные породы. Зная их свойства, проектировщик может выбрать оптимальный способ строительства фундамента.
Основные свойства и классификация грунтов
Состав почвы является одним из самых главных критериев, по которым выбирается участок под застройку. Существует большое количество разновидностей грунтов, которые относят к разным группам. Так как геодезические работы осуществляются преимущественно согласно строительному проекту, то наиболее востребованной станет именно эта классификация. Строительная классификация грунтов является наиболее распространенным методом изучения свойств почвы и позволяет выделить его основные характеристики. От особенностей грунта зависит возможность дальнейшего использования участка для определенных целей, поэтому без тщательного исследования физико механических свойств грунтов не обойтись.
Классификация грунтов
Выделяют два основных класса грунтов:
- Скальные.
- Нескальные.
Жесткие структурные связи в скальных почвах делают сложным застройку участков с таким типом грунтов. Плотная структура осложняет закрепление несущие элементы будущего объект. Нескальные почвы не имеют жестких структурных связей и отличаются своим многообразием. Дисперсность и рассыпчатость почвы является главным признаком нескальных грунтов. Хоть прочность у нескальных почв значительно ниже, чем у скальных, но строительство на участках с таким типом почвосмеси наиболее предпочтительно.
Какие бывают почвы
В строительной классификации присутствуют несколько видов грунта:
Скальный. Категория представляет собой крепкие породы, которые отличаются прочностью и низким водопоглощением. Практически непригодны для строительства, так как залегают в виде массивов и на них трудно надежно закрепить объекты либо проложить магистрали. К скальным породам относятся: гранит, известняк и т. д.- Полускальный. Сцементированные породы, которые могут уплотняться. На участке с полускальными грунтами строительство должно учитывать особенность материала и подбирать технологии и стройматериалы для дальнейшего предотвращения уплотнения и просадки. Чаще всего категория представлена гипсом и алевролитом.
- Песчаный. Непластичная почва, которая образовалась в результате разрушения скальных пород. В среднем гранулы песка могут иметь размеры. Каждая песчинка считается таковой при наличии размеров от 0,05 до 2 мм.
- Крупнообломочный. Очень похож на классический песчаный грунт, но при этом размер гранул будет превышать отметку в 2 мм. В составе почвы данного вида присутствует более 50% крупных обломков, благодаря чему почвосмесь имеет неоднородный состав.
- Глинистый. Глинистая почва представляет собой супермелкую фракцию, размер частиц которой составляет 0,005 мм. Изначально это скальная порода, которая была существенно деформирована и разрушена за длительный период времени.
Скальный. Категория представляет собой крепкие породы, которые отличаются прочностью и низким водопоглощением. Практически непригодны для строительства, так как залегают в виде массивов и на них трудно надежно закрепить объекты либо проложить магистрали. К скальным породам относятся: гранит, известняк и т. д.Глинистые и песчаные грунты преобладают на территории Российской Федерации. Строительство может производиться на различных почвосмесях, но при этом важно учитывать свойства грунтов для выбора наиболее оптимальных стройматериалов.
Свойства грунтов
В зависимости от состава и свойства грунтов рассчитывается стоимость и технология строительных работ, а также трудоемкость земельных работ. Основными свойствами грунтов выступают:
- Влажность. В зависимости от насыщенности почвы водой различают два типа грунтов: сухие и мокрые. Сухие почвосмеси содержат в своем составе не более 5% влаги. Мокрые грунты могут иметь показатель влажности более 30%, а также иметь разный размер пор.
- Плотность. Плотность материала рассчитывается путем измерения массы одного кубического метра почвы. В среднем нескальные породы имеют плотность в пределах 1,5-2 тонны/м3, а скальные — до 3 тонн.
- Размываемость. Показатель обозначает скорость течения жидкости, вымывающей породу. Если для мелкопесчаных грунтов этот показатель должен быть менее 0,6 м/с, то для глин — 1,5 м/с.
- Разрыхленность. Каждый грунт при разработке увеличивается в объеме и не восстанавливает свои изначальные размеры в течение длительного времени. При строительстве различают два типа разрыхления. Первоначальное разрыхление измеряется сразу после разработки почвы. Песчаные почвосмеси имеют первоначальный коэффициент в пределах 1,08-1,17, суглинки и глинистые — 1,14-1,3. Если грунт вывозится за территорию участка, то этот показатель позволяет эффективно использовать транспорт. Остаточное разрыхление для почв на основе песка равно 1,01-1,025, для глинистых и суглинистых — 1,015-1,09.
- Сцепленность. От сцепленности грунтов зависит сложность проведения работ. Мерзлый грунт имеет наибольший показатель сцепленности и является достаточно сложным для разработки. Песчаные почвы имеют силу сцепления 0,003-0,05 МПа, глинистые грунты — 0,005-0,2 МПа.
- Угол естественного откоса. Данный показатель имеет большое значение при устройстве отвалов и насыпей. Также показатели учитываются при рытье траншей и котлованов, откосов.
Разрыхленность. Каждый грунт при разработке увеличивается в объеме и не восстанавливает свои изначальные размеры в течение длительного времени. При строительстве различают два типа разрыхления. Первоначальное разрыхление измеряется сразу после разработки почвы. Песчаные почвосмеси имеют первоначальный коэффициент в пределах 1,08-1,17, суглинки и глинистые — 1,14-1,3. Если грунт вывозится за территорию участка, то этот показатель позволяет эффективно использовать транспорт. Остаточное разрыхление для почв на основе песка равно 1,01-1,025, для глинистых и суглинистых — 1,015-1,09.Классифицирование грунтов позволяет сделать строительно-земельные работы более простыми благодаря известным свойствам почвы. Выбор подходящей техники и оборудования позволяет сэкономить не только материальные ресурсы, но и сделать труд рабочих более простым.
Типы грунтов таблица
Содержание
Грунт в строительном деле, слой горных пород, служащий основанием сооружения. Свойствами грунтов, характеризующими их как основания, являются: сжимаемость под нагрузкой, способность сопротивляться сдвигам и выдавливанию из-под сооружения, способность впитывать и отдавать, воду, связность, влияние воздействия воды, водопроницаемость, размываемость, растворимость, стойкость против выветривания и др. Этими свойствами определяются система основания сооружения, размеры фундаментов и способ производства работ.
Основными типами являются: скальные, сцементированные, щебенистые, конгломераты, рыхлые, щебенистые, галечные гравелистые, пески, глины, суглинки, лёсс, илистые, торфяные и насыпные.
Скальные грунты
Скальные, представляющие сплошные изверженные кристаллические породы, отличаются высоким сопротивлением, ничтожной сжимаемостью, стойкостью по отношению к воде и водонепроницаемостью, поскольку слои не разбиты трещинами. Скальные, представляющие осадочные породы, являются слоистыми образованиями. Сюда относятся песчаники, кремнистые породы, углекислые-породы, мергели, глинистые сланцы. Сам материал в большинстве практически водонепроницаем, поскольку слои не разбиты трещинами. Обычно осадочные скальные породы разбиты трещинами.
Песчаники
Песчаники представляют пески, зерна которых сцементированы каким-либо веществом. В зависимости от цементирующего вещества различают: кремнистые песчаники и кварциты, известковые глинистые, битуминозные, слюдистые и песчаники с гипсом. В зависимости от плотности и рода цемента определяются свойства песчаников по отношению к воде. Из кремнистых пород наиболее часто встречаются кремнистые сланцы, нерастворимые в воде, и трепелы, распадающиеся в воде в порошок. Углекислые породы представлены обширной группой известняков, мелом, мрамором и доломитом. Наиболее слабые разновидности — мел и глинистый известняк, распадающиеся в воде. Сжимаемость известняков мала, водонепроницаемость обусловливается трещиноватостью. Некоторые известняки растворимы в воде, что ведет к образованию каверн. В большинстве известняки впитывают воду.
Мергели
Мергели представляют переход от известняков к глинам. Плотность мергелей различна. Менее плотные впитывают значительное количество воды, размягчаются и легко выветриваются.
Глинистые сланцы
Глинистые сланцы легко выветриваются, размягчаются от увлажнения.
Каменный щебень
Каменный щебень, скатывающийся с гор, скапливается в каком-либо месте и сцементированный затем веществами, выделенными промывающей его водой, образует брекчии. Сжимаемость брекчий невелика; сопротивление сдвигам вследствие остроугольности щебня и соединения цементом значительное, однако род цементирующего вещества имеет большое значение. При глинистом заполнении вода действует размягчающим образом. Конгломераты подобны брекчиям, но представляют скопление галек и гравия; вследствие округлости каменного материала они менее сопротивляются сдвигам, чем брекчии. Рыхлый горный щебень, галечник и гравелистые отличаются большей подвижностью и водопроницаемостью, чем сцементированные; они являются опасными основаниями в сейсмических местностях при наклонном залегании.
Пески
Пески представляют скопление зерен диаметром менее 2 мм и являются продуктом измельчения скальных горных пород. Различают пески горные с остроугольными зернами, речные и морские с окатанными зернами. Дюнные пески, переносимые ветром, имеют размеры зерен 0,1—0,4 мм. Наиболее часто встречаются пески кварцевые. Пески встречаются в разрыхленном и плотном состоянии, отчего зависят их сжимаемость и сопротивление сдвигам. Степень водопроницаемости песков зависит от крупности их частиц. Тонкозернистые пески отличаются малой водопроницаемостью. Песок легко размывается водой. Очень мелкие пески с водой отличаются большой подвижностью.
Зернистые
Зернистые в зависимости от крупности частиц имеют различные наименования. Пористость песков колеблется от 30 до 50%. Чистые, плотные пески при увлажнении и высыхании не изменяют объема. Под нагрузкой песок сжимается быстро, но незначительно.
Глина
Глина является продуктом разрушения и химического распада кристаллических полевошпатовых пород, причем частицы, из которых состоят глины, представляют мельчайшие чешуйки. Глина может впитывать большое количество воды, в зависимости от влажности бывает в состоянии твердом, пластичном или текучем. Глины практически водонепроницаемы. При увлажнении глина разбухает, при высыхании уменьшается в объеме.
Галька . . …………….. ………5,00 м/м
Гравий ………………… ……..5,00—2,00 м/м
Песок очень крупный ……2,00—1,00 м/м
Песок крупный . . . . ………1,00—0,50 м/м
Песок средний ……………. 0,50—0,20 м/м
Песок мелкий ……………… 0,20—0,10 м/м
Песок тонкий…………………0,10—0,05 м/м
Пыль крупная ………………..0,05—0,01 м/м
Пыль тонкая ………………….0,01—0,005 м/м
Глина……………………………..< 0,005 м/м
Влажная глина сильно сжимаема. Осадка под нагрузкой протекает длительно. Сопротивление сдвигам зависит от влажности и при большой влажности незначительно; в твердом же состоянии глина отличается большим сопротивлением сдвигу, что объясняется сцеплением (капиллярным натяжением воды, заполняющей поры). Суглинки представляют смеси глины с песком.
Лёсс
Лёсс представляет эоловые отложения, т. е. отложения частиц, перенесенных ветром. Мельчайшие частицы пыли могли задерживаться только на пространствах, покрытых травой; в противном случае они были бы увлечены дальше. Отмиравшие корни растительности обусловили пористое в вертикальном направлении строение лёсса. Количество пылевидных частиц в лёссе достигает 75%, остальное — преимущественно глина, известь и железо. Пористость — до 50%. Лёсс проницаем для воды в вертикальном направлении, значительно менее проницаем в горизонтальном направлении, в воде распадается, чем объясняется его свойство давать значительные осадки при увлажнении. Весьма часто встречается суглинок лёссовидной структуры. В России лёсс или лёссовидные суглинки имеют большое распространение. При разрушении структуры путем увлажнения и уплотнения лёссовые грунты становятся практически водонепроницаемыми.
Илистые
Илистые представляют пыль с органическими примесями, сильно насыщаются водой и дают в этом состоянии большие осадки под нагрузкой. Илистые принадлежат к числу слабых грунтов, водопроницаемость имеют малую, но быстро разрыхляются при фильтрации в благоприятных для нее обстоятельствах и могут вытекать вместе с водой.
В отношении глин, суглинков и илистых для определения их качества как грунт оснований особенно существенное значение имеют их влажность и пористость; то же в отношении песков — их пористость.
Торфяные
Торфяные отличаются весьма большой сжимаемостью, а в сухом состоянии — горючестью. В исключительных случаях на грунтах с влажными торфяными прослойками сооружения возводятся; но как правило эти грунты непригодны для естественных оснований сооружений.
Насыпные
Насыпные являются результатом деятельности человека и отличаются неопределенностью состава, будучи почти всегда весьма рыхлыми. В последнее время в связи с бурным развитием промышленного и жилищного строительства в России насыпные грунт используются в качестве оснований с предварительным уплотнением или принятием конструктивных мер в самих сооружениях.
Одна из разновидностей насыпных грунтов — нарефулированный песок — является хорошим основанием, т. к. в этом случае песок уплотняется действием фильтрующейся через него сверху вниз водой.
Главные типы грунтовых оснований и их свойства.
Обозначение групп | После высушивания | При встряхивании высушенной пробы с водой | После повторного высушивания и пропитывания водой | На открытом пламени |
Волокнистые органические массы | — | — | Сжимается и разбухает | Сгорает |
Плотная устойчивая порода | — | Без изменения | Без изменения | Без изменения |
Крошащаяся порода | — | — | Распадается на более мелкие куски | — |
Частично сцементированное скопление зерен | Образует связанную б. или м. твердую массу | Распадается лишь отчасти на более мелкие куски | — | — |
Несцементирован. скопление зерен, связанных сцеплением | — | Распадается вполне на отдельные зерна | — | Без изменения |
Аморфные органические массы | — | — | — | Сгорает вполне или отчасти |
Скопление зерен, не связанных сцеплением | Состоит из отдельных зерен | — | — | — |
Свойство грунтов
Свойство грунта сопротивляться сдвигам до известной степени характеризуется углом естественного откоса (что наиболее справедливо для песков). Свойства одного и того же грунта могут резко меняться в зависимости от того, имеет ли он температуру выше или ниже 0°. Особенно это относится к грунтам, насыщенным водой. Последние в мерзлом состоянии являются водонепроницаемыми и в отношении способности нести нагрузку приобретают характер скалы.
Обширные пространства севера России покрыты слоем вечной мерзлоты, т. е. грунта никогда не оттаивающего в этих местах на некоторой глубине. В зависимости от того, сохраняется мерзлота под сооружениями или последняя будет растоплена, способность грунта нести нагрузку будет совершенно различна.
Глинистые влажные — при замерзании имеют способность вспучиваться. По этой причине в пределах глубин промерзания не может быть использован как основание под сооружение за исключением неответственных сооружений при наличии; скальных и сухих песчаных грунтов. При сколько-нибудь значительных размерах сооружений в плане весьма важна равномерность грунтов в горизонтальных направлениях. Изложенное показывает, насколько существенно важно тщательное изучение грунтов при возведении сооружений.
Существенно важно знать, образовались ли изучаемые слои путем смыва грунта дождевыми водами со склонов возвышенности или они являются отложениями двигавшихся в свое время ледников; являются ли рассматриваемые слои отложениями реки, образовавшей из увлеченных ею наносов широкую пойму и откладывавшей их в различных местах в зависимости от уменьшения скорости течения и рода грунта, смытого в вышерасположенных частях, или же это эоловые или морские отложения и т. п.
Некоторые категории грунтов вызывают особые затруднения при возведении на них сооружений. С этой стороны д. б. отмечены в первую очередь грунты, дающие значительные осадки, притом зависящие от увлажнения. Представителями этого рода являются, вообще говоря, суглинки делювиального происхождения и особенно лёссовидные. Характерной их особенностью является большая пористость. Однако кроме пористости самым важным свойством их являются комковатость делювиальных суглинков и специальная структура лёссовидных.
И тот и другой состоит из агрегатов, причем поры в агрегатах одного порядка величины с частицами, а поры между агрегатами-комочками одного порядка с величинами агрегатов. По этой причине при нагрузке происходит уплотнение комочков между собой. Большая пористость обусловливает проникание воды в весь объем при увлажнении. При дополнительном увлажнении таких грунтов под нагрузкой комочки становятся более пластичными или распадаются, и происходит резкое уплотнение их с резкой осадкой.
Не являются исключением и делювиальные суглинки с большим количеством щебня и плиткообразных кусков, обычные в горных местах. Такие грунты трудны для разработки и производят впечатление с высокими несущими способностями. Однако это объясняется тем, что при разработке лом или кайла попадает при ударе на плитки значительных размеров, которые опираются хотя и на рыхлый комковатый суглинок, но способный без заметной осадки испытать незначительное давление от силы удара, распространенной на большую площадь. При нагрузке же от сооружения комковатый рыхлый суглинок сминается и дает большие осадки, еще более возрастающие, если грунт будет замочен.
Описанные грунтов требуют к себе внимания при проектировании, возведении и эксплуатации сооружений. Вторая категория — значительные толщи сильно влажных глин и илов. Большие осадки этих грунтов через некоторое время приводят сооружение в существенно отличное положение от первоначального, причем от величины отдельных частей сооружения и их весов зависят скорость и величина осадки и кренов при неравномерной нагрузке.
Указанные обстоятельства создают значительные трудности при проектировании сооружений на таких грунтах, не говоря уже о трудностях, сопряженных с производством работ по возведению сооружений. И наконец третья категория — обладающих свойствами, затрудняющими их использование как грунт оснований для сооружений, это — плывуны.
Грунты. Строительные свойства грунтов — Студопедия
Грунт представляет собой естественную среду, в которой размещается подземная часть зданий и сооружений. Грунтами в строительстве называют породы, залегающие в верхних слоях земной коры и представляющие собой главным образом рыхлые и скальные породы. Различают следующие основные виды грунтов: песок, супесь, суглинок, глина, лессовый грунт, торф, гравий, растительный грунт, различные скальные и уплотненные грунты. От строительных свойств грунтов зависит прочность и устойчивость возводимых сооружений, методы производства, трудоемкость и стоимость работ.
При выборе методов производства земляных работ необходимо учитывать следующие основные характеристики грунтов: плотность, влажность, липкость, разрыхленность, сцепление, угол естественного откоса, сложность (трудоемкость) разработки. В зависимости от этих характеристик грунты в строительстве рассматривают сточки зрения:
■ пригодности в качестве оснований различных зданий и сооружений и размера допускаемой на них нагрузки;
■ возможности их использования в качестве постоянных сооружений, т. е. как материала для устройства насыпей и выемок;
■ целесообразности или возможности применения того или иного метода разработки грунтов.
Песчаные грунты — сыпучие в сухом состоянии, не обладают свойством пластичности. Они водопроницаемы, при определенной скорости течения воды размываются, с изменением влажности меняется и объем песка. Наибольший объем имеет песок во влажном состоянии (все пространство между частицами заполнено водой), наименьший объем имеет песок насыщенный водой (более тяжелый песок осел на дно, вода выдавила из пор воздух и сама поднялась в верхние слои),
промежуточное положение занимает песок в сухом состоянии (свободное пространство между частицами заполнено воздухом).
Глинистые грунты — связные и обладающие свойством пластичности. Глины сильно впитывают воду и при этом сильно разбухают. При замерзании вода увеличивается в объеме до 9%, благодаря чему глинистые грунты сильно пучатся, при высыхании грунты, наоборот, с трудом отдают влагу, уменьшаются в объеме и трескаются. Во влажном состоянии глина пластична и почти водонепроницаема, с увеличением влажности сцепление частиц глины уменьшается, и глина легко размывается проточной водой.
Суглинокимеет свойства глины, супесь — песка, но в значительно меньшей степени. В глинистых грунтах особо выделены лессовидныегрунты. В сухом состоянии лесс обладает значительными прочностью и твердостью, но при соприкосновении с водой легко ее впитывает, при этом расплывается, сильно уменьшается в объеме, резко теряет несущую способность, становится просадочным.
Гранулометрический состав грунта.В зависимости от среднего размера частиц, мм, составляющих грунт, их подразделяют на:
глинистые — < 0,005; пылеватые — 0,005.. .0,05; пески-0,03… 3; гравий-3… 40; галька- 40-200; камни, валуны — > 200
Пески, в свою очередь, подразделяют на: мелкий — более 50% объема составляют частицы размером 0,1…0,25 мм; средний — то же, частицы 0,25 …0,5; крупный — 0,5…3 мм.
Важным компонентом большинства грунтов является наличие в них глинистых частиц. Грунты, в зависимости от содержания в их объеме глинистых частиц подразделяются: пески — < 3%; супеси -3-10%; суглинки — 10…30%; песчаные глины — 30…60%; тяжелые глины — > 60%.
Влажность грунтахарактеризуют степенью насыщения грунта водой и определяют отношением массы воды в грунте к массе твердых частиц грунта. В зависимости от влажности, грунты подразделяют на маловлажные (до 5%), влажные (до 30%), насыщенные водой (> 30%). Воду, находящуюся в порах влажных и насыщенных водой грунтов, называют грунтовой.
Коэффициент фильтрации грунта. Скорость движения грунтовых вод зависит от пористости грунта; она различна для разных грунтов и пород и поэтому характеризует водопроницаемость этих грунтов. Скорость движения грунтовой воды, (м/сут) называют коэффициентом фильтрации грунта. Чем меньше размер частиц грунта, тем меньше и поры между этими частицами, а значит и скорость фильтрации воды между ними и наоборот. Коэффициенты фильтрации для различных грунтов, м/сут: глина — 0; суглинок — < 0,05; мелкозернистый песок — 1…5; гравий — 50… 150.
Плотность грунта — это масса 1 м3 грунта в естественном состоянии, т. е. в плотном теле. От плотности и силы сцепления частиц грунта между собой зависит производительность строительных машин. Плотность различных видов грунта изменяется в значительных пределах. Так, плотность илистых грунтов в среднем составляет 0,6 т/м3, песчаных грунтов — 1,6…1,7 т/м , скальных грунтов — 2,6…3,3 т/м3.
Сцепление грунта характеризуют начальным сопротивлением сдвигу, оно зависит от вида грунта и его влажности. Так, сила сцепления для песчаных грунтов составляет 0,03…0,05 МПа, для глинистых -0,05…0,3 МПа.
Разрыхляемость. При разработке грунт разрыхляется и его объем по сравнению с первоначальным увеличивается. По этой причине различают объем грунта в естественном и разрыхленном состоянии. Увеличение объема грунта при разрыхлении сильно отличается для различных грунтов и называется первоначальным разрыхлением. Со временем этот разрыхленный грунт под воздействием нагрузки от вышележащих слоев, под влиянием атмосферных осадков или механического воздействия постепенно уплотняется. Однако грунт не занимает того объема, который он занимал до разработки. Степень разрыхлен-ности грунта после его осадки и уплотнения называют остаточным разрыхлением. Величины первоначального и остаточного разрыхления выражают в % по отношению к объему грунта в плотном состоянии. Коэффициенты, учитывающие эти приращения объема грунта, называют коэффициентами первоначального и остаточного разрыхления (табл. 2.1).
Таблица2.1
Коэффициенты разрыхления для различных грунтов
| Наименование фунтов | Коэффициенты разрыхления | |
| первоначального | остаточного | |
| Глина Суглинок Торф Песок и супесь | 1,26…1,32 1,14…1,28 1,2—1.3 1,08…1,17 | 1,04… 1,09 1,02… 1,05 1,03—1,04 1.01 — 1,03 |
Для ускорения уплотнения грунтов, отсыпанных в насыпь, применяют искусственное уплотнение катками, трамбованием, вибрацией, а для песчаных грунтов удобнее активный пролив водой.
Липкость — способность грунта при определенной его влажности прилипать к поверхности различных предметов. Большая прилипаемость грунта усложняет выгрузку грунта из ковша машины или кузова, условия работы транспорта и др. Липкость определяют усилием, необходимым для отрыва прилипшего предмета от грунта (для глин липкость достигает 0,05 МПа).
Классификация грунтов по трудности их разработки (удельное сопротивление резанию).Классификация приводится в ЕНиР 2-1-1 «Земляные работы». Она учитывает свойства различных грунтов и конструктивные особенности землеройных и землеройно-транспортных машин, которые применяют для разработки грунтов. Для одноковшовых экскаваторов грунты подразделяют на 6 групп, для многоковшовых экскаваторов и скреперов — на 2 группы, для бульдозеров и грейдеров — на 3 группы.
Для разработки грунта вручную принято 7 групп, а именно: песок, супесок, суглинок, глина, лесс — группы 1…4; крупнообломочные грунты — группа 5; скальные грунты — группы 6 и 7.
Грунты 1…4 групп легко разрабатываются ручным и механизированным способами, последующие группы — грунты требуют предварительного рыхления, в том числе и взрывным способом.
Крутизна откосов.По условиям техники безопасности рытье котлованов и траншей свертикальными стенками без их крепления допускается только в грунтах естественной влажности на глубину, не превышающую следующих значений: в насыпных, песчаных и гравелистых грунтах — 1 м; в супесях — 1,25 м; в суглинках и глинах — 1,5 м; в особо плотных нескальных грунтах — 2,0 м.
Допускается рытье траншей глубиной до 3 м без креплений в особо плотных нескальных породах при условии, что они будут разрабатываться с помощью механизмов и без спуска рабочих в эти траншеи.
При глубине больше указанной котлованы и траншеи разрабатывают с откосами или с креплением стенок.
Допустимая крутизна откосов в грунтах естественной влажности из условий безопасного производства работ зависит от глубины разрабатываемой выемки или высоты насыпи и принимается по табл. 2.2.
Таблица 2.2
4.2 Грунты, их основные свойства и классификация
Грунтами называют породы, залегающие в верхних слоях земной коры. К ним относят растительный грунт, песок, супесь, гравий, глину, суглинок, торф, плывуны, различные полускальные и скальные грунты.
По крупности минеральных частиц грунта, их взаимной связи и механической прочности грунты делят на пять классов: скальные, полускальные, крупнообломочные, песчаные (несвязные) и глинистые (связные).
К скальным грунтам относятся сцементированные водоустойчивые и практически несжимаемые породы (граниты, песчаники, известняки и т. п.), залегающие обычно в виде сплошных или трещиноватых массивов.
К полускальным грунтам относятся сцементированные породы, способные к уплотнению (мергели, алевролиты, аргиллиты и т. п.) и неводостойкие (гипс, гипсоносные конгломераты).
Крупнообломочные грунты состоят из несцементированных кусков скальных и полускальных пород; обычно содержат более 50% обломков пород размером свыше 2 мм.
Песчаные грунты состоят из несцементированных частиц пород размером 0,05-2 мм; представляют собой, как правило, естественно разрушившиеся и преобразованные в различной степени скальные грунты; не обладают пластичностью.
Глинистые грунты также являются продуктом естественного разрушения и преобразования первичных горных пород, составляющих скальные грунты, но с преобладающим размером частиц менее 0,005 мм.
Основным объектом разработки в строительстве являются глинистые, песчаные, и песчано-глинистые, а также крупнообломочные и полускальные грунты, покрывающие большую часть земной поверхности.
К основным свойствам и показателям грунтов, влияющим на технологию производства, трудоемкость и стоимость земляных работ, относятся: плотность, влажность, прочность, сцепление, кускоеатость, разрыхляемость, угол естественного откоса и размываемость.
Плотностью р называется отношение массы грунта, включая массу воды в его порах, к занимаемому .этим грунтом объему. Плотность песчаных и глинистых грунтов — 1,5-2 т/м3; полускальных неразрыхленных грунтов – 2-2,5 т/м3, скальных — более 2,5 т/м3.
Влажностью w называется отношение массы воды в порах грунта к массе его твердых частиц (в процентах). Грунты влажностью до 5% считают сухими, свыше 30% — мокрыми, а от 5 до 30% — нормальной влажности.
При значительной влажности глинистых грунтов появляется липкость. Большая липкость грунта усложняет его выгрузку из ковша машины или кузова, условия работы конвейера или передвижение машины.
Прочность грунтов характеризуется их способностью сопротивляться внешним силовым воздействиям.
Сцепление определяется начальным сопротивлением грунта сдвигу и зависит от вида грунта и степени его влажности. Сцепление песчаных грунтов — 0,03-0,05 МПа, глинистых — 0,05-0,ЗМПа, полускальных –
0,3-4 МПа и скальных — более 4 МПа.
Кусковатость разрыхленной массы (гранулометрический состав) характеризуется процентным содержанием различных фракций.
Разрыхляемость — это способность грунта увеличиваться в объеме при разработке вследствие потери связи между частицами. Увеличение объема грунта характеризуется коэффициентами первоначального и остаточного разрыхления. Коэффициент первоначального разрыхления kр представляет собой отношение объема разрыхленного грунта к его объему в природном состоянии; для песчаных грунтов kр = 1,15-1,2, для глинистых kр = 1,2-1,3, для полускальных и скальных грунтов при взрывании «на встряхивание» kр изменяется от 1,1 до 1,2, а при взрывании «на развал» — от 1,25 до 1.6 (при большой кусковатости до 2).
Коэффициент остаточного разрыхления kрo характеризует остаточное увеличение объема грунта (по сравнению с природным состоянием) после его уплотнения. Значение коэффициента kрo обычно меньше kр на 15-20 %.
Угол
естественного откоса характеризуется
физическими свойствами грунта, при
котором он находится в состоянии
предельного равновесия. Величина угла
естественного откоса зависит от угла
внутреннего трения, силы сцепления и
давления вышележащих слоев грунта. При
отсутствии сил сцепления предельный
угол естественного откоса равен углу
внутреннего трения. В соответствии
с этим крутизна откосов выемок и насыпей,
выражаемая отношением высоты к заложению: 
h/а = 1/т, где т — коэффициент откоса, для постоянных и временных земляных сооружений различна. Крутизна откосов устанавливается СНиПами.
Все грунты группируют и классифицируют по трудности разработки различными землеройными машинами и вручную. Наиболее часто для оценки трудности разработки грунта используют показатель удельного сопротивления резанию (копанию) КF.
Удельное сопротивление копанию (резанию) КF представляет собой отношение касательной составляющей усилия, развиваемого на режущей кромке ковша землеройного и землеройно-транспортного оборудования, к площади поперечного среза грунта (стружки).
Значение Кр зависит как от свойств и показателей разрабатываемого грунта, так и от конструктивного исполнения рабочего органа землеройного и землеройно-транспортного оборудования.
Профессором Н. Г. Домбровским были предложены шесть групп
грунтов: I и II — слабые (мягкие) и плотные грунты (чернозем, лесс, суглинок и т. п.), III и IV — очень плотные (тяжелые суглинки, глины и т. п.) и полускальные грунты (сланцы, алевролиты и т. п.), V и VI — соответственно хорошо и плохо разрыхленные полускальные и скальные грунты. Указанная группировка грунтов по трудности разработки машинами нашла широкое применение в строительстве, на карьерных разработках, в экскаваторо-строении; в измененном виде она положена в основу нормирования и расценок земляных работ в существующих ЕНиР.
Группировка грунтов по трудности разработки в ЕНиР составлена отдельно для немерзлых (I-VI группы) и мерзлых (I-IIIм) грунтов, причем, грунты перечисляются в алфавитном порядке с указанием средних значений плотности. Разрыхленные немерзлые грунты нормируются на одну группу ниже, чем эти же грунты в массиве (неразрыхленном состоянии). К V и VI группам отнесены грунты, кроме пестроцветных моренных глин, разрабатываемые после предварительного разрыхления.
В качестве критерия трудности разработки грунтов различными видами землеройного оборудования часто используют скорость распространения упругих волн в массиве. Так, рядом отечественных заводов-изготовителей и зарубежных фирм по этому критерию устанавливается область применения существующего и перспективного землеройного и землеройно-транспортного оборудования.
Часть 3 | Характеристики почв, классификация почв Индии — Civilsdaily
Характеристики почвы
Знание содержания воды, минералов и органических компонентов в почве, а также их пропорций может помочь нам определить ее продуктивность и оптимальное использование этой почвы. Некоторые свойства почвы, которые можно легко проверить или изучить, используются для описания и дифференциации типов почвы. Наиболее важные свойства обсуждаются ниже:
1.Цвет: Цвет почвы обычно зависит от ее физических и химических характеристик. Например.
- Почвы, богатые гумусом, обычно темные, потому что разложившееся органическое вещество имеет черный или коричневый цвет. Почвы с высоким содержанием гумуса обычно очень плодородны, поэтому темно-коричневые или черные почвы часто называют «богатыми». [Примечание. Некоторые темные почвы могут быть темными из-за других факторов почвообразования и могут содержать мало гумуса или не содержать его]
- Красные или желтые почвы обычно указывают на присутствие железа.
2. Текстура: Текстура почвы относится к крупности / тонкости минеральных веществ в почве. Определяется долей песка, ила и частиц глины:
- Глина: размер частиц — диаметр менее 0,002 миллиметра
- Ил: размер частиц — диаметр от 0,002 мм до 0,05 мм.
- Песок: размер частиц — диаметр от 0,05 до 2 миллиметров.
[Камни размером более 2 миллиметров считаются галькой, гравием или фрагментами горных пород и технически не являются частицами почвы.]
Примечание: Глина, будучи самой тонкой из всех, играет наиболее важную роль в химии почвы (предлагает большую площадь поверхности).
ИсточникПропорции каждой из этих фракций почвы определяют структуру почвы и ее свойства.
Источник 
ИсточникНа текстуру почвы напрямую влияет:
- Влажность почвы
- Расход воды
- Удержание питательных веществ
- Степень аэрации
Суглинистая почва : Суглинистая почва — это та почва, в которой ни один из трех (песок / ил / глина) не доминирует над двумя другими.В частности, суглинистая почва содержит около 40% песка, 40% ила и 20% глины.
ИсточникПримечание: В общем, хорошие почвы = глина + гумус. Глиняно-гумусовый комплекс необходим для плодородной почвы, так как он обеспечивает высокую способность удерживать воду и питательные вещества. Гумус действует как цемент, связывающий частицы почвы вместе и тем самым снижая риск эрозии.
3. Состав:
В то время как текстура почвы описывает размер частиц почвы, структура почвы относится к расположению частиц почвы.То, как песок, ил, глина и перегной связываются вместе, называется структурой почвы. Структура может частично влиять на текстуру почвы.
Некоторые структурные характеристики грунта:
- Проницаемость — Легкость, с которой жидкости / газы могут проходить через горные породы или слой почвы, называется проницаемостью. Это зависит от размера, формы и упаковки частиц. Обычно он наиболее высок в песчаных почвах и беден на глинистых.
- Пористость — Объем воды, который может удерживаться в почве, называется ее пористостью.Выражается как отношение объема пустот (пор) к общему объему материала.
Источник- Примечание. Большинство пористых пород проницаемы, за исключением глины, в которой поровые пространства настолько малы, что они часто закупорены грунтовыми водами, удерживаемыми поверхностным натяжением. Еще одно исключение — гранит непористый, но проницаемый. Это кристаллическая порода и, следовательно, непористая. Его отдельные кристаллы поглощают мало или совсем не поглощают воду, но в породе могут быть многочисленные стыки / трещины, через которые вода может проходить, делая ее проницаемой.
- Почва с высоким содержанием органических веществ также имеет тенденцию к высокой пористости.
4. Химический состав почвы — кислотность или щелочность:
Важным аспектом химии почвы является кислотность, щелочность (щелочность) или нейтральность.
Низкие значения pH указывают на кислую почву, а высокие значения pH указывают на щелочные условия. Большинство сложных растений растут только в почвах с уровнем pH от 4 до 10, но оптимальный pH варьируется в зависимости от вида растений.
Источник- В засушливых и полузасушливых регионах почвы имеют тенденцию быть щелочными, а почвы во влажных регионах — кислыми.
- Чтобы исправить щелочность почвы и сделать ее более продуктивной, ее можно промыть поливной водой.
- Сильно кислые почвы также вредны для роста растений, но кислотность почвы, как правило, можно исправить, добавив в почву известь.
Теперь, когда мы закончили с основами, перейдем к почвам Индии!
Почвы Индии
Индия имеет разнообразные особенности рельефа, формы рельефа, климатические области и типы растительности. Они способствовали развитию различных типов почв в Индии.
Для изучения почв Индии приняты различные классификации:
1. В древности почвы разделяли на две основные группы:
- Урвара (т.е. плодородная) и
- Usara (т.е. стерильный)
2. В 16 веке нашей эры почвы были классифицированы на основе присущих им характеристик и внешних характеристик, таких как текстура, цвет, наклон земли и содержание влаги в почве.
- На основании текстуры основные типы почв были определены как песчаные, глинистые, илистые, суглинки и т. Д.
- Исходя из цвета , они были красные, желтые, черные и т. Д.
3. Национальное бюро исследования почв и института планирования землепользования, находящееся под контролем Индийского совета сельскохозяйственных исследований (ИКАР), провело множество исследований почв Индии. Стремясь изучить почву и сделать ее сопоставимой на международном уровне, ICAR классифицировал индийские почвы на основе их природы и характеристик в соответствии с таксономией Министерства сельского хозяйства США (USDA).
Основные характеристики:
- Entisols — Незрелые почвы, лишенные вертикального развития горизонтов. Эти почвы часто связаны с недавно отложенными отложениями в результате ветровой, водной или ледяной эрозии. Через некоторое время эти почвы превратятся в другой тип почвы.
- Инцептисоли — молодые почвы, более развитые, чем энтисоли.
- Vertisols — тяжелые глинистые почвы, проявляющие значительное расширение и сжатие из-за наличия или отсутствия влаги.Это обычное явление в районах с сланцевым материнским материалом и обильными осадками.
- Aridisols — почвы, развивающиеся в очень засушливых условиях.
- Ultisols — ассоциируется с умеренным и тропическим влажным климатом. Высокие температуры и обильная изменчивость влажности усиливают процесс выветривания и увеличивают скорость выщелачивания этих почв.
- Mollisols — почвы, обычные для пастбищ
4.По генезису, цвету, составу и местоположению почвы Индии классифицируются на:
.(i) Аллювиальные почвы
(ii) Черноземы
(iii) Красные и желтые почвы
(iv) Латеритные почвы
(v) Аридные почвы
(vi) Засоленные почвы
(vii) Торфяные почвы
(viii) Лесные почвы.
Мы подробно рассмотрим приведенную выше классификацию почв Индии в следующей статье (Щелкните здесь!). Но прежде чем мы продолжим, давайте рассмотрим другой способ классификации горных пород.
5. Другой способ классификации горных пород основан на доминирующих факторах почвообразования:
- Зональная почва — Эти почвы встречаются в обширных географических областях или зонах.
- На них больше влияют климат и растительность местности, а не тип породы.
- Они созрели в результате стабильных условий в течение длительного периода времени.
- Например — красные почвы, черноземы, латеритные почвы, пустынные почвы и т. Д.
- Азональная почва — Это та почва, которая образовалась в процессе отложения под действием агентов эрозии.
- Это означает, что это были мелкие каменные частицы, принесенные из дальних регионов.
- Это незрелые почвы и не имеют хорошо развитого почвенного профиля. Это может быть связано с отсутствием достаточного времени для их полного развития или расположением на очень крутых склонах, что не позволяет развивать профиль.
- Например — аллювиальные и лёссовые почвы.
- Интразональная почва — Эти почвы встречаются в пределах других зональных почв.
- Это хорошо развитая почва, отражающая влияние какого-либо местного фактора рельефа, исходного материала или возраста, а не климата и растительности.
- Например, известняковая почва (почвы, образованные из известняка), торфяная почва.
Исследование грунта и типы фундаментов на основе свойств грунта
Исследования грунта проводятся для определения свойств грунта и подходящих для него типов фундамента. В этой статье обсуждаются различные типы почвенных исследований, их отчеты и подходящие типы фундаментов для различных типов почв.
Виды почвенных исследований для выбора фундамента
Исследования недр
Состояние недр исследуется с помощью пробных скважин, предоставленных инженером-грунтом (инженер-геолог).Количество и расположение отверстий зависит от типа здания и условий участка.
Обычно для равномерных почвенных условий буровые скважины располагаются на расстоянии 100-150 футов друг от друга, для более детальной работы, когда грунтовые основания расположены близко друг к другу, а грунтовые условия даже не расположены на расстоянии 50 футов друг от друга.
Большие открытые складские помещения, где меньше колонн (большие пролеты), требуют менее скучных образцов. Буровые скважины должны доходить до твердого слоя (проходить через неподходящий грунт фундамента) и , а затем проходить как минимум на 20 футов дальше в пригодную почву.
Расположение образцов скважин указано на инженерном плане. Они не включены непосредственно в предлагаемые столбцы.
В скважинах указывается глубина, классификация почвы (согласно единой почвенной системе) и содержание влаги, а иногда также отображается уровень грунтовых вод. (Физические свойства: размер частиц, влажность, плотность).
Отчет о подземных исследованиях почвы Рекомендация должна быть основана на испытании материалов, полученных в результате бурения на месте, и включать:
- Несущая способность грунта
- Рекомендации по проектированию фундамента
- Рекомендации по проектированию мощения
- Уплотнение почвы
- Поперечная прочность (активная, пассивная и коэффициент трения)
- Проницаемость
- Глубина промерзания
Исследования поверхностных почв
Исследования грунтов поверхности необходимы для строительства в следующих случаях:
- Высокий уровень грунтовых вод.
- Наличие проблемных почв: Торф, мягкая глина, рыхлый ил или мелкие водовмещающие пески.
- Скала близко к поверхности (требуется взрывная обработка при выемке грунта).
- Свалки или заливки.
- Признаки оползней или проседания.
Наземные индикаторы состояния почвы:
- Рядом со зданиями — требуется опалубка или земля и существующий фундамент.
- Обнажение скальных пород — указывает на коренную породу, хорошую по несущей и морозостойкости, плохую для земляных работ.
- Вода (озеро) — указывает высокий уровень грунтовых вод, требуется гидроизоляция фундамента.
- Level Terrain — легкая работа на стройплощадке, хорошая устойчивость, но плохой дренаж.
- Пологие склоны — простая работа на стройплощадке и отличный дренаж.
- Convex Terrain (Ridge) — сухое твердое место для строительства.
- Concave Terrain (Valley) — влажное мягкое место для строительства.
- Крутой склон — дорогостоящие земляные работы, возможная эрозия и оползни.
- Листва — некоторые деревья указывают на влажную почву.Большие деревья указывают на твердую почву.
Классификация почв
Инженеры, занимающиеся механикой грунтов, разработали простую систему классификации, которая расскажет инженеру о свойствах данного грунта. Единая система классификации почв основана на идентификации почв по их текстурным свойствам и пластичности, а также на их группировке по поведению. Почвы обычно встречаются в природе в виде смесей с различной долей частиц разного размера, каждый из этих компонентов вносит свой вклад в почвенную смесь.
Земля классифицируется на основании:
- Доля гравия, песка и мелочи.
- Форма зерна.
Характеристики пластичности и сжимаемости грунта
В единой системе классификации почв (uscs) почве дается описательное название и буквенный символ, обозначающий ее основные характеристики. Отнесение твердого тела к соответствующей группе осуществляется визуальным осмотром и лабораторными исследованиями.В единой классификации почв термины булыжник, гравий, песок и мелочь (ил или глина) используются для обозначения диапазонов размеров частиц почвы.
Размер частиц почвы варьируется от самого большого до самого маленького:
- Брусчатка
- Гравий (крупный + мелкий)
- Песок (крупный + средний + мелкий)
- Мелкие частицы, состоящие из глины или ила
- Прочность почвы на сдвиг складывается из когезии (содержание воды, насколько она липкая) и внутреннего трения (в зависимости от размера зерен).Это определено испытанием на трехосное сжатие
Группы почв:
Почвы затем сгруппированы в три группы, состоящие из:
- Крупнозернистые — разделены на гравийные почвы (G) и пески и песчаные почвы (S)
- Мелкозернистая — разделена по пластичности. (Д, В)
- Высокоорганические — не подразделяются. (Пт)
Coarse Gained — это почвы, состоящие из гравия и / или песков и содержащие большое количество различных частиц.Они наиболее подходят для фундаментов, когда они хорошо дренированы и закрыты. Это почвы с хорошей несущей способностью. В частности, серия G (GW, GP, GM, GC). Определяется по процентному содержанию щебня и песка.
Мелкозернистые — почвы, представляющие собой илы и глины (L, H). Содержат более мелкие частицы ила и глины. Они подходят для фундаментов, но требуют уплотнения. Самым подходящим из этой серии (L) является CL. Эти почвы идентифицируются на основе их когезионных свойств и проницаемости.
Высоко Органический — это почвы, которые обычно очень сжимаются и не подходят для строительства. Они содержат частицы листьев, травы и веток. Для этой группы типичны торф, гумус и болотные почвы с высокоорганическим составом (Pt). Их легко идентифицировать по цвету, текстуре и запаху. В этом типе почвы также очень высокое содержание влаги.
Названия почв, указанные в единой системе классификации почв, связаны с определенным размером зерна и текстурными свойствами.Так обстоит дело с крупнозернистыми почвами. Названия илов и глины основаны на пластичности почвы.
Соответствующая информация о пробах, взятых из буровых скважин, которая может помочь инженеру-геологу при определении фундамента, включает:
- Для крупнозернистого грунта — размер частиц, минералогический состав, форма зерен и характер вяжущего.
- Для мелкозернистых грунтов — прочность, влажность, пластичность.
На предварительных этапах визуальный осмотр может определить поведение почвы при ее использовании в качестве компонента при строительстве предлагаемого здания. Классифицировать почву можно по классификационным категориям единой системы классификации почв. (Позже могут быть проведены лабораторные исследования).
Прочность и уплотнение, составляющие характеристики уплотнения грунта, определяют его пригодность для строительства фундаментов.
Проблемы с почвой
Проблема подъемных давлений в почве может быть уменьшена за счет наличия хорошо дренированного и свободного дренирования гравия (GW, GP).Подъемные давления могут возникать в мелкозернистых грунтах, состоящих из илов и глин; такие почвы могут вызвать пучение фундаментов и образование фурункулов.
Из-за возможного промерзания
- Независимо от морозостойкости различных групп почв, прежде чем заморозки будут учитываться, необходимо одновременное выполнение двух условий — источник воды в период замерзания и достаточный период низких температур для проникновения в почву.
- В целом илы и глины (ML, CL, OL) более подвержены замерзанию (поскольку они содержат влагу). Хорошо дренированные зернистые почвы менее подвержены промерзанию и возникновению проблем с фундаментом.
За счет дренажа Характеристики
- Дренажные характеристики почв напрямую отражают их проницаемость. Присутствие влаги в материалах основания, основания и подкласса может вызвать развитие порового давления воды и потерю прочности.
- Гравийные и песчаные почвы с небольшим количеством мелких частиц или без них (GW, GP, SW, SP) имеют отличные дренажные характеристики.
- Мелкозернистые почвы и почвы с высоким содержанием органических веществ имеют плохие дренажные характеристики.
Уплотнение почвы
Катки с опорными лапами и колесными колесами являются обычным оборудованием, используемым для уплотнения почвы. Некоторое преимущество имеет овчинный валик в том, что он оставляет шероховатую поверхность, которая обеспечивает лучшее соединение между слоями.
Гранулированный грунт, состоящий из хорошо гранулированных материалов (GW, SW), дает лучшие результаты уплотнения, чем плохо гранулированный грунт (GP, SP) .
Мелкозернистые грунты также могут быть уплотнены
- Для большинства строительных проектов любого масштаба очень желательно исследовать характеристики уплотнения почвы с помощью секции полевых испытаний.
- Пригодность грунта для фундамента зависит в первую очередь от характеристик прочности, сцепления и уплотнения грунта.Тип конструкции, нагрузка и ее использование будут во многом определять приспособляемость грунта как удовлетворительного материала основания.
- Почва может быть полностью подходящей для одного типа строительства, но может потребовать специальной обработки для другого здания.
- В целом гравийные и гравийные почвы (GW, GP, GM, GC) имеют хорошую несущую способность и мало уплотняются под нагрузкой.
- Хорошо отсортированный песок (SW) обычно также имеет хорошую несущую способность.
- Плохо сортированные пески и илистые пески (SP, SM) имеют переменную производительность в зависимости от их плотности.
- Некоторые почвы, содержащие илы и глины (ML, CL, OL), подвержены разжижению и могут иметь плохую несущую способность и большие осадки при нагрузках. Из мелкозернистых грунтов группа CL, вероятно, лучше для фундаментов.
- Органические почвы (OL и OH) и высокоорганические почвы (Pt) имеют плохую несущую способность и обычно демонстрируют большую осадку под нагрузкой.
Типы оснований по исследованию грунтов
Для большинства мелкозернистых грунтов (содержащих ил и глину) может быть достаточно использования простых раскладываемых опор, это в значительной степени зависит от величины нагрузки.Расположение фундамента по отношению к грунту (необходимо учитывать фундаментные стены и гидростатическое давление, поскольку в почве присутствует влага).
Если грунт плохой, а нагрузки на конструкцию относительно большие, требуются альтернативные методы.
Свайный фундамент может потребоваться в некоторых случаях, когда присутствует тонкий связный ил и глинистая почва. (СН, ОН). Иногда может быть желательно и экономически целесообразно провести чрезмерную выемку грунта для удаления таких грунтов, которые не обладают несущей способностью; может удалить уплотнение и засыпать или импортировать другой спроектированный грунт.
Инженер-геотехник на основании результатов бурения порекомендует подходящие системы фундаментов или альтернативные решения, также могут быть установлены выдерживающая способность, минимальные глубины и специальные процедуры проектирования или строительства.
Безопасная несущая способность грунта равна предельной несущей способности, деленной на коэффициент запаса прочности (обычно 2-4). предельная несущая способность определяется как максимальное удельное давление, которое грунт может выдержать, не допуская больших осаждений.
Bedrock имеет самую высокую безопасную несущую способность.Хорошо отсортированный гравий и песок, которые ограничены и осушены, имеют безопасную несущую способность от 3 000 до 12 000 фунтов на квадратный фут. Илы и глины имеют более низкую безопасную несущую способность 1000 — 4000 фунтов на квадратный фут.
Роль фондов
- Переместите строительную нагрузку на землю.
- Якорное сооружение от ветровой и сейсмической нагрузки.
- Изолировать здание от морозного пучения.
- Изолировать здание от обширных почв.
- Защищает от влаги.
- Предусмотрены жилые помещения (подвал, кладовая).
- Дома механические системы.
: плита на уровне земли, пространство для подполья и подвал.
Типы фундаментов
Раздвижные опоры
Используется для большинства зданий с небольшими нагрузками и / или с прочными мелкими грунтами. У колонн имеются одноточечные квадратные площадки, несущие стены которых имеют удлиненную форму.Они почти всегда усилены. Эти опоры переносят нагрузку непосредственно на опорные почвы.
Площадь подножия основания получается делением приложенной силы на безопасную несущую способность грунта (f = P / A). Обычно подходит для малоэтажных домов (1-4 этажа).
Требуются твердые грунтовые условия, способные поддерживать здание на площади раздвинутых опор. При необходимости опоры колонн могут быть соединены вместе с поперечными балками для обеспечения большей поперечной устойчивости при землетрясениях.
Они наиболее широко используются, потому что они наиболее экономичны. Глубина основания должна быть ниже верхнего слоя почвы и линии промерзания на уплотненной насыпи или твердой естественной почве.
Расставленные опоры должны быть выше уровня грунтовых вод. Толщина бетонных оснований должна быть не меньше ширины ствола.
По мере того, как вес здания увеличивается по сравнению с несущей способностью или глубиной хорошо несущего грунта, необходимо увеличить размер фундамента или использовать другие системы.
Пробуренные пирсы или кессоны
Для экспансивных грунтов с низкими и средними нагрузками или с высокими нагрузками с камнями, расположенными не слишком глубоко, можно использовать просверленные кессоны (опоры) и профильные балки.
Кессоны могут быть прямыми или выпуклыми внизу для распределения нагрузки. Балка уклона предназначена для перекрытия опор и передачи нагрузок на столбчатый фундамент. Кессоны доставляют груз в грунт большей вместимости, который находится не слишком далеко вниз
.Фундамент свайный
Для обширных почв или почв, которые сжимаются при больших нагрузках, где глубокие почвы не могут выдержать строительную нагрузку и где почва с большей грузоподъемностью, если находится глубоко под ней.
Есть два типа свай
- Фрикционные сваи — используются там, где нет приемлемого несущего слоя, и они зависят от сопротивления кожи сваи грунту.
- Концевой подшипник — переносится непосредственно на почву с хорошей несущей способностью.
Несущая способность свай зависит от конструкционной прочности самой сваи или прочности почвы, в зависимости от того, что меньше.
Сваи могут быть деревянными, стальными, железобетонными или монолитными.
Забивные сваи состоят из отверстий, просверленных в земле, а затем заполненных бетоном, они используются для легких нагрузок на мягком грунте и там, где бурение не вызывает обрушения. Тип трения, определяемый по периметру вала и окружающей земле.
Мат Фундамент
Железобетонный плот или мат можно использовать для небольших зданий с небольшой нагрузкой на очень слабых или обширных почвах, таких как глина.
Они часто представляют собой бетон после растяжения. Они позволяют зданию плавать на земле или в земле, как плот.Его можно использовать в зданиях высотой 10-20 этажей, где он обеспечивает сопротивление опрокидыванию.
Его можно использовать там, где почва требует такой большой площади опоры, а основание может быть разложено настолько, что становится более экономичным залить одну большую плиту (толстую), более экономичным — меньше форм.
Используется вместо забивных свай, поскольку может быть менее дорогим и менее заметным (т. Е. Меньшим воздействием на окружающие территории). Обычно используется на обширных глинах и илах, чтобы фундамент оседал без больших перепадов.
Общий обзор исследования почвы и типы фундаментов
Рейтинг грунтов для фундаментов: (от лучших к непригодным):
- Песок и гравий — лучший
- Глины средней и твердой — в хорошем состоянии
- Ил и мягкая глина — плохая
- Ил и глина органические — нежелательные
- Торф непригодный
Чем выше PI — индекс пластичности, когезионность, тем больше вероятность усадки и набухания, обычно характерных для глинистых грунтов.
Несвязные грунты — это зернистые грунты, состоящие из гравия и песков. Связные почвы представлены илами и глинами, а также органическими.
Дифференциальные осадки в бетонных фундаментах должны быть ограничены максимумом от до ½ дюйма.
Как правило, стоимость фундаментов составляет 5% от общей стоимости строительства. Наиболее экономичен, когда безопасная несущая способность составляет не менее 3000 фунтов на квадратный фут — раздвижные опоры. Сваи самые дорогие, в 2 или 3 раза дороже, чем шпунтовые опоры.
,% PDF-1.4 % 692 0 obj> endobj Xref 692 74 0000000016 00000 н. 0000005716 00000 н. 0000001776 00000 н. 0000005883 00000 н. 0000006011 00000 н. 0000006610 00000 н. 0000006719 00000 н. 0000007069 00000 п. 0000007095 00000 н. 0000007445 00000 н. 0000007471 00000 н. 0000007614 00000 н. 0000007757 00000 н. 0000008943 00000 н. 0000010146 00000 п. 0000011320 00000 п. 0000011463 00000 п. 0000011840 00000 п. 0000011866 00000 п. 0000012319 00000 п. 0000012345 00000 п. 0000012487 00000 п. 0000013570 00000 п. 0000013924 00000 п. 0000013950 00000 п. 0000014261 00000 п. 0000014287 00000 п. 0000014640 00000 п. 0000014666 00000 п. 0000015017 00000 п. 0000015043 00000 п. 0000015186 00000 п. 0000015319 00000 п. 0000015461 00000 п. 0000015604 00000 п. 0000016483 00000 п. 0000017192 00000 п. 0000017323 00000 п. 0000017349 00000 п. 0000017643 00000 п. 0000018320 00000 п. 0000025168 00000 п. 0000025532 00000 п. 0000026393 00000 п. 0000028744 00000 п. 0000032756 00000 п. 0000033552 00000 п. 0000033691 00000 п. 0000033886 00000 п. 0000034276 00000 п. 0000034345 00000 п. 0000034570 00000 п. 0000034759 00000 п. 0000036722 00000 п. 0000036791 00000 п. 0000036860 00000 п. 0000039386 00000 п. 0000039590 00000 н. 0000039877 00000 п. 0000040131 00000 п. 0000040336 00000 п. 0000040405 00000 п. 0000042477 00000 п. 0000042682 00000 п. 0000042963 00000 п. 0000044146 00000 п. 0000044215 00000 п. 0000044410 00000 п. 0000044615 00000 п. 0000045755 00000 п. 0000045824 00000 п. 0000046855 00000 п. 0000047060 00000 п. 0000047225 00000 п. прицеп ] >> startxref 0 %% EOF 694 0 obj> поток xYiXSg &! d «$% h5` ط [PfDe $» j’i) d! KD @.hE˦Q ܊3 H% LLg
.11,0 Проблема классификации почвСуществует несколько систем классификации почв, которые от размера частиц или от некоторых дополнительных свойств почвы, таких как пластичность и сжимаемость. Классификация почв на основе гранулометрических характеристик широко используется, особенно для предварительного или общего описания (см. Раздел 6.4). Тем не мение, любая система, основанная только на размере частиц, может ввести в заблуждение, потому что физические свойства мельчайших фракций почвы зависят от многих другие факторы, кроме размера частиц. Это привело к развитию Единая классификация почв (USC), которая сегодня считается наиболее полезная из инженерных систем классификации почв. USC допускает надежную классификацию на основе относительно небольшого числа и недорогие лабораторные исследования.
Почвы в ОСК подразделяются на три основных типа. типы. Их:
Подразделяются на крупнозернистые и мелкозернистые почвы. в зависимости от частоты размера частиц (для ХГС) или пластичность почвы (для ФГС). В мелкозернистых почвах, пластичность определяется из предела жидкости и Индекс пластичности (см. Раздел 8.6). Они нанесены в модифицированной диаграмме пластичности (см. таблицу 19) для каждого конкретного образца почвы. Почвы тогда разделены на группы по зоне графика где расположена их репрезентативная точка (LL, PI) (см. Таблицы 20A и 20B). Каждой группе почв дается описательное название и буквенный символ, обозначающий его основной характеристики (см. Таблицу 21). буквенный символ состоит из двух заглавных букв. Первый буква определяет основной компонент почвы, а второй буква определяет либо пластичность-сжимаемость (таблица 14), или частота частиц, как указано ниже:
Примечание: примеры грунта
описания с использованием таких буквенных обозначений приведены в таблицах 12 и 13. 11.2 Полевая классификация мелкозернистых почвыВ поле мелкозернистые почвы можно разделить на группы USC с помощью простых тестов (см. Таблица 22). Их: 11.3 Полевая классификация крупнозернистых почвВ поле можно отделять крупнозернистые почвы в группы USC, как описано в таблице 23, вспоминая, что:
11.4 Соответствие текстурных классов USDA и система USCЕсли ваши образцы почвы были проанализированы и классифицированы с помощью Текстурные классы USDA (см. Таблицу 4), вы можете использовать это как основу для определения группы USC, к которой принадлежат ваши образцы почвы, как показано в таблице 24.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||