Строительная классификация грунтов – Строительная классификация грунтов. Состав, строение и физические свойствагрунтов. Состав и строение дисперсных грунтов

Содержание

Строительная классификация грунтов

Общие сведения
и классификация грунтов

Грунты

это любые горные породы (осадочные,
магматические , метаморфические) и
твердые отходы производства залегающие
на поверхности
,
земной коры и входящие в сферу
воздействия
на

них человека при
строительстве
зданий, сооружений, дорог и других
объектов.

При
опенке свойств грунтов, выступающих в
роли оснований, большое
внимание уделяется их деформативным и
прочностным
по­казателям.
Показатели в большой степени находятся
в зависимости от многих других
особенностей
грунтов:
химико-минерального cocтава,
структур и текстур, характера взаимодействия
грунтов с водой, степени их выветрелости
и ряда других.
Недоучет тех или иных особенностей
свойств «грунтов-оснований» влечет за
собой ошибки при проектировании и
строительстве зданий
и сооружений, что в итоге приводит к
утрате прочности грунтов в
период эксплуатации.

Прогноз
изменений свойств фунтов во времени
под влиянием различных
воздействий возможен только при условии
полной инфор­мации
о том, как они сформировались в процессе
генезиса и всей последующей
их «жизни».

Состояние грунтов

В
последнее время специалистами в
инженерной геологии уделя­ется
большое внимание такой важной категории
оценки грунтов, как их
состояние.
Понятие
«состояние грунтов» мы уже рассматривали
выше,
здесь мы попытаемся несколько упорядочить
изложенные ранее сведения.
Следует отметить, что пока нет четко
сформулированного определения
этой категории. К числу характеристик,
определяющих состояние
фунтов, относят степень
трещиноватости, выветрелости,
влажности,
водонасыщенности, плотности
и
др. Такие характеристики, как
трещиноватость
и выветрелость
,
определяют свойства пород в образце
и в массиве; как известно, такая величина,
как предел проч­ности на сжатие в
образце, существенно превышает ее
значения в массиве, иной раз до двух
порядков. Степень выветрелости имеет
несколько
иное влияние на формирование свойств
грунтов в образце и
в массиве. Трещины выветривания обычно
заполнены вторичным минеральным
материалом, а это, естественно, резко
повышает неодно­родность массива,
тем самым уменьшая или, точнее, меняя
прочно­стные, деформационные и
фильтрационные свойства пород в массиве.

Степень
влажности

чаще всего учитывают при оценке свойств
дисперсных
грунтов. Она определяет возникновение,
«оживление» и развитие
таких неблагоприятных явлений и
процессов, как оползни,
солифлюкция,
в отдельных случаях способствует
селеобразованию и
ряду
других явлений. Степень влажности
сказывается на деформаци­онно-прочностных
характеристиках массивов грунтов, на
консолида­ции
грунтов в основании сооружений при
приложении к ним нагрузок
инженерных
сооружений. Очень близко к степени
влажности стоит
степень
водонасыщенности
,
более применимая в настоящее время
к
скальным трещиноватым грунтам. Эти
две категории определяют
способность
грунтов деформироваться под нагрузкой,
консолидиро­ваться;
существенно влияют на прочностные
характеристики массивов
грунтов;
в климатических зонах, подверженных
резким колебаниям
температур,
в районах распространения мерзлых
грунтов степень влаж­ности
и степень водонасышенности их значительно
влияют на моро­зостойкость пород в
массиве.

Для
дисперсных грунтов особое значение
имеет степень их плот­ности,
например, встречаются недоуплотненные
пылеватые и песчаные грунты,
такие, как эоловые мелкозернистые,
распространенные в южной
части Кара-Кумов, эолово-морские (дюнные)
пески балтий­ского
побережья, лессовые грунты различного
генезиса.

Недоуплотненное
состояние этих грунтов является одной
из при­чин
просадочных явлений, отчасти разжижения
песков, неоднородных деформаций
в основании сооружений, нарушения
устойчивости пород в
откосах естественных и искусственных
выемок.

Все
перечисленные характеристики состояния
грунтов в их «пре­дельных» значениях
резко ухудшают свойства массивов при
приложе­нии
вибрационных, динамических, в частности,
сейсмических нагрузок.
Сильнотрещиноватые, выветрелые,
водонасыщенные или влажные
недоуплотненные грунты в массиве
значительно снижают возможность
использования их в основании ответственных
сооруже­ний.
При расчетах на сейсмическую устойчивость
сооружений, проек­тируемых
на грунтах, которые находятся в указанных
выше состояниях, согласно
действующим нормативным документам,
требуется увеличи­вать
расчетные значения, учитывающие
сейсмические воздействия, в
некоторых
случаях на 1 балл выше установленной
для всего района обшей
сейсмической интенсивности.

Классификация
грунтов

Классификация
грунтов могут быть общими, частичными,
регио­нальными
и отраслевыми.

Задача
общих
классификаций—по возможности охватить
все наиболее
распространенные типы горных пород и
охарактеризовать их как грунты. Такие
классификации должны основываться
исключитель­но
на генетическом подходе, при котором
оказывается возможным связать
инженерно-геологические свойства горных
пород с их генети­ческими
особенностями и проследить изменение
этих свойств от одной группы
грунтов к другой. Эти классификации
служат базой для разра­ботки
всех других видов классификаций.

Частные
классификации подразделяют и детально
расчленяют грунты
на отдельные группы по одному или
нескольким признакам. К таким
классификациям относятся классификации:


осадочных, обломочных,
песчано-глинистых грунтов по
гранулометрическому составу,


глинистых
пород — по числу пластичности,


лессовых пород — по степени просадочности
и т. п.

Эти
классификации могут быть развитием
или составной частью общих классификаций.

Региональные
классификации рассматривают грунты
применительно
к определенной территории. В их основе
лежит возрастное и генетическое
подразделение пород, встречающихся на
данной терри­тории. Разделение групп
фунтов проводят, базируясь на
формационно-фациальном учении о горных
породах.

Отраслевые
классификации фунтов составляются
применительно к
запросам определенного вида строительства.
Естественно, такие классификации
базируются на положениях вышеописанных
класси­фикаций и являются как бы
конкретным результатом общих класси­фикаций
для решения вопросов при инженерно-геологической
оценке территорий
и площадки строительства.

Классификация
фунтов отражает их свойства. В настоящее
время фунты
согласно ГОСТ 25100—95 разделяют на
следующие классы — природные: скальные,
дисперсные, мерзлые и техногенные
образова­ния.
Каждый класс имеет свои подразделения.
Так, фунты скальных, дисперсных и мерзлых
классов объединяются в группы, подгруппы,
типы,
виды и разновидности, а техногенные
фунты вначале разделя­ются
на два подкласса, а далее также на группы,
подгруппы, типы, виды
и разновидности. Классификация фунтов
согласно ГОСТ 25100—95
в сокращенном виде показана в таблице:

Классы

Группы

Подгруппы

Типы

Виды

Разновидности

Скальные грунты
(с жесткими структурными связями)

Скальные грунты

Магматические
породы

Метаморфические
породы

Осадочные

Силикатные

Силикатные

Карбонатные

Железистые

Силикатные

Карбонатные

Граниты,
базальты,габбро

Гнейсы, сланцы

Мраморы и др.

Железные руды

Песчаники,
конгломераты

Известняки,
доломиты

Выделяются по :

  1. Прочности

  2. Плотности

  3. Выветрелости

  4. Водорастворимости

  5. Размягчаемости
    в воде

6.
водопроницаемости и т.д.

Полускальные
грунты

Магмат.
Эффузив.породы

Осадочные

Силикатные

Силикатные

Кремнистые

Карбонатные

Сульфатные

Галоидные

Вулканические
туфы

Аргиллиты,
алевролиты

Опоки,трепелы

,диатомиты

Мел.мергели

Гипсы,ангидриты

Галиты и др.

Дисперсные
грунты (с механическими и водно-коллоидными
связями)

Связные грунты

Несвязные грунты

Осадочные породы

Осадочные породы

Минеральные

Органоминеральные

Органические

Силикатные,
карбонатные, полиминеральные

Глинистые грунты

Илы,
сапропели,заторфованные земли

торф

пески,
крупнообломочные грунты

Выделяются по:

  1. Гранулометрическому
    и минералогическому составу

  2. Числу пластичности

  3. Набуханию

  4. Просадочности

  5. Водонасыщению

  6. Коэф-ту пористости

  7. Плотности и др.

Мерзлые
грунты (с криогенными структурными
связями)

Скальные грунты

Полускальные
грунты

Связные грунты

Ледяные грунты

Промерзшие
магматические, метаморфические и
осадочные породы

Померзшие
магматические эффузивные породы

Осадочные породы

Промерзшие
Осадочные породы

Внутригрунтовые

погребенные

Ледяные минеральные

Ледяные минеральные

Ледяные
органоминеральные

Ледяные органические

льды

Все виды грунтов
магматических, метаморфических и
осадочных

Все виды дисперсных
связных и несвязных грунтов

Ледниковые

Наледные,речные,озерные
и т.д.

Выделяются по:

  1. Льдистости

  2. Температурно-прочностным
    свойствам

  3. Засоленности

  4. Криогенной
    текстуре и т.д.

Скальные
грунты.
Их
структуры с жесткими кристаллическими
связями,
например, гранит, известняк. Класс
включает две группы грунтов:
1) скальные, куда входит три подгруппы
пород, магматические, метаморфические,
осадочные сцементированные и хемогенные;
2) по­лускальные
в виде двух подгрупп — магматические
излившиеся и осадочные
породы типа мергеля и гипса. Деление
грунтов этого класса на
типы основано на особенностях
минерального состава
,
например, силикатного
типа — гнейсы, граниты, карбонатного
типа — мрамор, хемогенные
известняки. Дальнейшее разделение
грунтов на разновид­ности
проводится по свойствам: по
прочности—гранит—очень прочный,
вулканический туф —менее прочный; по
растворимости в воде
—кварцит —очень водостойкий, известняк
—неводостойкий.

Дисперсные
грунты.
В
этот класс входят только осадочные
горные породы.
Класс разделяется на две группы —
связных и несвязных грунтов.
Для этих фунтов характерны механические
и водноколлоидные
структурные связи. Связные фунты делятся
на три типа — минеральные
(глинистые образования), органо-минеральные
(илы, сапропели
и др.) и органические (торфы). Несвязные
фунты представ­лены песками и
крупнообломочными породами (гравий,
щебень и др.). В основу разновидностей
фунтов положены плотность, засоленность,
гранулометрический
состав и другие показатели

Мерзлые
грунты.
Все
грунты имеют криогенные структурные
связи, т. е. цементом грунтов является
лед. В состав класса входят практически
все
скальные, полускальные и связные грунты,
находящиеся в условиях отрицательных
температур. К этим трем группам добавляется
группа ледяных
грунтов в виде надземных и подземных
льдов. Разновидности мерзлых
грунтов основываются по льдистым
(криогенным) структурам, засоленности,
температурно-прочностным свойствам и
др.

Техногенные
грунты.
Эти
грунты представляют собой, с одной
:стороны,
природные породы — скальные, дисперсные,
мерзлые, ко­торые в каких-либо целях
были подвергнуты физическому или
физи­ко-химическому
воздействию, а с другой стороны,
искусственные минеральные
и органоминеральные образования,
сформировавшиеся в
процессе бытовой и производственной
деятельности человека. Последние
нередко называют антропогенным
образованием. В отличие от
других классов этот класс вначале
разделяется на три подкласса, а уже
после этого каждый подкласс, в свою
очередь, распадается на группы,
подгруппы, типы, виды и разновидности
грунтов. Разновид­ности
техногенных грунтов выделяются на
основе специфических особенностей
свойств.

studfiles.net

Вопрос 46. Классификация грунтов по строительным свойствам.

Грунты
разнообразны по своему составу, структуре
и характеру залегания. Согласно СНиП
II-15-74 ч.2 принята следующая строительная
классификация грунтов
.

Грунты
подразделяются на два класса: скальные —
грунты с жесткими (кристаллизационными
или цементационными) структурными
связями и нескальные —
грунты без жестких структурных связей.

Скальные –
грунты с жесткими структурными связями
залегают в виде сплошного массива или
в виде трещиноватого слоя. К ним относятся
магматические (граниты, диориты и др.),
метаморфические (гнейсы, кварциты,
сланцы и др.), осадочные сцементированные
(песчаники, конгломераты и др.) и
искусственные.

Они
водоустойчивы, несжимаемы, имеют
значительную прочность на сжатие и не
промерзают и при отсутствии трещин и
пустот являются наиболее прочными и
надежными основаниями. Трещиноватые
слои скальных грунтов менее прочны.

Скальные
грунты разделяют по пределу прочности,
растворимости, размягчаемости и
засоленности.

Нескальные грунты
– это осадочные породы без жестких
структурных связей. По крупности частиц
и их содержанию делят
на крупнообломочныепесчаныепылевато-глинистыебиогенные и почвы.
Характерной особенностью этих грунтов
является их раздробленность и дисперсность,
отличающие их от скальных весьма прочных
пород.

Крупнообломочные –
несвязные обломки скальных пород с
преобладанием обломков размером более
2 мм (свыше 50%). По гранулометрическому
составу крупнообломочные грунты
подразделяют на: валунный d>200
мм (при преобладании неокатанных частиц
– глыбовый), галечниковый d>10
мм (при неокатанных гранях –щебенистый)
и гравийный d>2
мм (при неокатанных гранях – дресвяный).
К ним можно отнести гравий, щебень,
гальку, дресву.

Эти
грунты являются хорошим основанием,
если под ними расположен плотный слой.
Они сжимаются незначительно и являются
надежными основаниями.

При
наличии более 40% песчаного заполнителя
или более 30% пылевато-глинистого от
общей массы учитывается только мелкая
составляющая грунта, так как именно она
будет определять несущую способность.

Крупнообломочный
грунт может быть пучинистым, если мелкая
составляющая — пылеватый песок или
глина.

Песчаные –
состоят из частиц зерен кварца и других
минералов крупностью от 0,1 до 2 мм,
содержащие глины не более 3% и не обладают
свойством пластичности. Пески разделяют
по зерновому составу и размеру
преобладающих фракций на гравелистые
лески
 d>2
мм, крупные d>0,5
мм, средней
крупности
 d>0,25
мм,мелкие d>0,1
мм и пылеватые d=0,05
— 0,005 мм.

Частицы
грунта крупностью от d=0,05 — 0,005 мм
называют пылеватыми.
Если в песке таких частиц от 15 до 50 %, то
их относят к категории пылеватых.
Когда в грунте пылеватых частиц больше,
чем песчаных, грунт называют пылеватым.

Чем
крупнее и чище пески, тем большую нагрузку
может выдержать слой основания из него.
Сжимаемость плотного песка невелика,
но скорость уплотнения под нагрузкой
значительна, поэтому осадка сооружений
на таких основаниях быстро прекращается.
Пески не обладают свойством пластичности.

Гравелистыекрупные и средней
крупности
 пески
значительно уплотняются под нагрузкой,
незначительно промерзают.

Тип
крупнообломочных и песчаных грунтов
устанавливается по гранулометрическому
составу, разновидность – по степени
влажности.

Пылевато-глинистые грунты
содержат пылеватые (размером 0,05 – 0,005
мм) и глинистые (размером менее 0,005 мм)
частицы. Среди пылевато-глинистых
грунтов выделяют грунты, проявляющие
специфические неблагоприятные свойства
при замачивании, – просадочные и набухающие.
К просадочным относятся
грунты, которые под действием внешних
факторов и собственного веса при
замачивании водой дают значительную
осадку, называемую просадкойНабухающие
грунты
 увеличиваются
в объеме при увлажнении и уменьшаются
в объеме при высыхании.

Глинистые –
связные грунты, состоящие из частиц
крупностью менее 0,005 мм, имеющих в
основном чешуйчатую форму, с небольшой
примесью мелких песчаных частиц. В
отличие от песков глины имеют тонкие
капилляры и большую удельную поверхность
соприкосновения между частицами. Так
как поры глинистых грунтов в большинстве
случаев заполнены водой, то при промерзании
глины происходит ее пучение.

Глинистые
грунты делятся в зависимости от числа
пластичности на глины (с
содержанием глинистых частиц более
30%), суглинки (10…30%)
и супеси (З…10%).

Несущая
способность глинистых оснований зависит
от влажности, которая определяет
консистенцию глинистых грунтов. Сухая
глина может выдерживать довольно большую
нагрузку.

Тип
глинистого грунта зависит от числа
пластичности, разновидность – от
показателя текучести.

Лёссовые
и лёссовидные
 –
глинистые грунты с содержанием большого
количества пылеватых частиц (содержат
более 50% пылевидных частиц при
незначительном содержании глинистых
и известковых частиц) и наличием крупных
пор (макропор) в виде вертикальных
трубочек, видимых невооруженным глазом.
Эти грунты в сухом состоянии имеют
значительную пористость — до 40% и обладают
достаточной прочностью, но при увлажнении
способны давать под нагрузкой большие
осадки. Они относятся к просадочным грунтам
(под действием внешних факторов и
собственного веса дают значительную
просадку) и при возведении на них зданий
требуют надлежащей защиты оснований
от увлажнения. С органическими примесями
(растительный грунт, ил, торф, болотный
торф) неоднородны по своему составу,
рыхлы, обладают значительной сжимаемостью.

В
качестве естественных оснований под
здания непригодны (при увлажнении
полностью теряют прочность и возникают
большие, часто неравномерные, деформации
— просадки). При использовании лёсса в
качестве основания необходимо принимать
меры, устраняющие возможность его
замачивания.

Плывуны –
это грунты, которые при вскрытии приходят
в движение подобно вязко-текучему телу,
образуются мелкозернистыми пылеватыми
песками с илистыми и глинистыми примесями,
насыщенными водой. При разжижении
становятся сильно подвижными, фактически,
превращаются в жидкообразное состояние.

Различают плывуны
истинные
 и псевдоплывуныИстинные
плывуны
 характеризуются
присутствием пылевато-глинистых и
коллоидных частиц, большой пористостью
(> 40%), низкими водоотдачей и коэффициентом
фильтрации, особенностью к тиксотропным
превращениям, оплыванием при влажности
6 — 9% и переходом в текучее состояние при
15 — 17%. Псевдоплывуны –
пески, не содержащие тонких глинистых
частиц, полностью водонасыщенные, легко
отдающие воду, водопроницаемые,
переходящие в плывунное состояние при
определенном гидравлическом градиенте.

Они
малопригодны в качестве естественных
оснований.

Биогенные
грунты
 характеризуются
значительным содержанием органических
веществ. К ним относятся заторфованные
грунты, торфы и сапропели. К заторфованным
грунтам следует отнести песчаные и
пылевато-глинистые грунты, содержащие
10 — 50% (по массе) органических веществ.
Если их больше 50%, то это торф. Сапропели
— это пресноводные илы.

Почвы –
это природные образования, слагающие
поверхностный слой земной коры и
обладающие плодородием.

Почвы и биогенные грунты
служить основанием для здания или
сооружения не могут. Первые — срезают и
используют для целей земледелия, вторые
— требуют специальных мер по подготовке
основания.

Насыпные –
образовавшиеся искусственно при засыпке
оврагов, прудов, мест свалки и т.п. или
грунты природного происхождения с
нарушенной структурой в результате
перемещения грунта. Свойства таких
грунтов очень различны и зависят от
многих факторов (вид исходного материала,
степень уплотнения, однородность и т.
д.). Обладают свойством неравномерной
сжимаемости, и в большинстве случаев
их нельзя использовать в качестве
естественных оснований под здания.
Насыпные грунты весьма неоднородны;
кроме того, различные органические и
неорганические материалы существенно
ухудшают его механические свойства.
Даже при отсутствии органических
примесей, в некоторых случаях, они
остаются слабыми на протяжении многих
десятилетий.

В
качестве основания для зданий и сооружений
насыпной грунт рассматривается в каждом
отдельном случае в зависимости от
характера грунта и возраста насыпи.
Например, слежавшиеся более трёх лет,
особенно пески, могут служить основанием
под фундамент небольших строений, при
условии, что в нем отсутствуют растительные
останки и бытовой мусор.

В
практике встречаются также намывные
грунты, образовавшиеся в результате
очистки рек и озер. Эти грунты
называют рефулированными
насыпными грунтами
.
Они являются хорошим основанием для
зданий.

studfiles.net

Строительная классификация грунтов



Для практики проектирования и постройки фундаментов недостаточно одной классификации грунтов по типам, требуется также более детальная строительная классификация грунтов, принятая в соответствии с ГОСТ 25100—82. Согласно этой классификации, наименование того или иного грунта устанавливается по характеру структурных связей (наличие жестких структурных связей у скальных грунтов и отсутствие таких связей у остальных), гранулометрическому составу и степени его неоднородности, числу пластичности, плотности сложения, относительному содержанию и степени разложения органических веществ, по физико-механическим свойствам и др.

Скальные грунты по пределу прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии Rc, МПа, подразделяют следующим образом:

Очень прочные Rc> 120

Прочные  120≥ Rc > 50

Средней прочности 50≥ Rc> 15

Малопрочные  15≥ Rc >5

Пониженной прочности  5> Rc ≥3

Низкой прочности   …….   3> Rc ≥1

Весьма низкой прочности   Rc <1

Трещины и микротрещины, неизбежные даже в монолитах, уменьшают прочность скальных грунтов. Несущая способность размягчаемых скальных грунтов может снижаться при насыщении их водой. Снижение несущей способности характеризуется коэффициентом размягчаемости ksaf, равным отношению пределов прочности на одноосное сжатие образцов в водонасыщенном и воздушно-сухом состояниях. Скальные грунты, у которых ksaf≥0,75, называют неразмягчаемыми, при ksaf ≤0,75 их относят к размягчаемым. Это преимущественно осадочные грунты с известняковым, гипсовым и глинистым цементирующим веществом.

Некоторые скальные грунты (гипс, известняк) являются неводостойкими (растворяемыми). Вода выщелачивает в них основной материал грунта и цементирующее вещество, в результате чего образуются пустоты, так называемые карстовые полости.

По степени растворимости в воде осадочные сцементированные грунты подразделяют следующим образом:

Растворимость,    г/л

Нерастворимые……. < 0.01

Труднорастворимые   …… 0,01 — 1

Среднерастворимые…… > 1 —10

Легкорастворимые…… > 10

Возможность использования неводостойких скальных грунтов в основаниях сооружений проверяют в каждом конкретном случае на основе инженерно-геологических исследований.

Крупнообломочные грунты по гранулометрическому составу подразделяют на валунный, глыбовый, галечниковый, щебенистый, гравийный и дресвяный. Тип крупнообломочного грунта устанавливают по табл. 1.1.
При наличии в крупнообломочных грунтах песчаного заполнителя (более 40% общей массы абсолютно сухого грунта) или пылеватого и глинистого заполнителя (более 30%) в наименовании крупнообломочного грунта должно содержаться наименование заполнителя. Состав заполнителя устанавливают после удаления из образца крупнообломочного грунта частиц крупнее 2 мм.

Крупнообломочные и песчаные грунты по степени влажности Sr подразделяют на следующие разновидности:

Маловлажные……  .  .   0< Sr ≤0,5

Влажные………0,5< Sr ≤0,8

Насыщенные водой……   0,8<Sr≤1,0

Песчаные грунты в зависимости от содержания зерен разной крупности (гранулометрического состава) подразделяют на следующие типы: гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые. Тип песка устанавливают по табл. 1.1. С этой целью сначала определяют суммарную массу (в процентах общей массы грунта) всех частиц крупнее 2 мм. Если она превышает 25%, то песок относят к гравелистым; если же эта масса составляет 25% и менее, то определяют массу всех частиц крупнее 0,5 мм и т. д. Наименование грунта принимают по первому удовлетворительному показателю в порядке расположения наименований в табл. 1.1.


Таблица 1.1. Типы крупнообломочных и песчаных грунтов











ГрунтыСодержание частиц
крупностью, мм% общей массы сухого грунта
Крупнообломочные: валунный (при преобладании неокатанных частиц глыбовый)> 200> 50
галечниковый (при преобладании неокатанных частиц щебенистый)> 10> 50
гравийный (при преобладании неокатанных частиц дресвяный)> 2>50
Песчаные: гравелистые>2> 25
крупные> 0,5> 50
средней крупности> 0,25> 50
мелкие>0,1 ≥75
пылеватые>0,1<75

По плотности сложения песчаные грунты в зависимости от значения коэффициента пористости е делят на плотные, средней плотности и рыхлые (табл. 1.2).






Песчаные грунтыКоэффициент пористости е песков
плотныхсредней плотностирыхлых
Гравелистые, крупные и средней крупности<0,550,55—0,70>0,70
Мелкие<0,600,60—0,75> 0,75
Пылеватые<0,600,60 — 0,80>0,80

Пылеватые и глинистые грунты подразделяют в строительной практике в зависимости от числа пластичности Ip, %, на супеси (1≤ Ip≤ 7), суглинки (7< Ip ≤17) и глины (Ip > 17). Грунты, для которых Ip <1, относят к песчаным. При наличии в рассматриваемых грунтах крупнообломочных включений выделяют следующие их виды: супесь, суглинок или глина с галькой (щебнем) либо с гравием (дресвой), если содержание (по массе) соответствующих частиц крупнее 2 мм составляет 15— 25%; супесь, суглинок или глина галечниковые (щебенистые) либо гравелистые (дресвяные), если содержание (по массе) соответствующих частиц крупнее 2 мм составляет 25—50%.

По консистенции, характеризуемой показателем текучести IL глинистые грунты подразделяют на следующие разновидности:

Супеси:

твердые……… IL <0

пластичные…….. 0 ≤IL ≤l

текучие………. IL > 1

Суглинки и глины:

твердые………. IL <0

полутвердые…….. 0 ≤IL ≤0,25

тугопластичные……. 0,25 < IL ≤0,50

мягкопластичные……. 0,50< IL ≤0,75

текучепластичные…… 0,75 < IL ≤ 1,00

текучие………. IL > 1,00

В случае набухания глинистого грунта, замачиваемого до нагрузки, необходимо определять свободное относительное набухание Esw, равное отношению увеличения высоты образца грунта к его начальной высоте. По относительному набуханию без нагрузки Esw выделяют следующие разновидности глинистых грунтов:

Ненабухающие …. Esw <0,04

Слабонабух ающие    . .   . . 0,04 ≤Esw  ≤0,08

Средненабухающие . . .   . 0,08< Esw ≤0,12

Сильнонабухающие .   . . Esw> 0,12

Глинистые грунты могут обладать также просадочностью, характеризуемой относительной просадочностью Esl, определяемой как дополнительное относительное сжатие образца грунта в результате замачивания. По относительной просадочности Esl  различают непросадочные (Esl <0,01) и просадочные (Esl ≥0,01) глинистые грунты.

Лессовые грунты однородны, как правило, отличаются макропористостью, в маловлажном состоянии способны держать вертикальный откос. При замачивании маловлажные лессовые грунты дают просадку, легко размокают и размываются, а при полном водонасыщении могут переходить в плывунное состояние. В зависимости от коэффициента пористости лессовые грунты подразделяют на низкопористые (е≤0,8) и высокопористые (е> 0,8). Илистые грунты имеют влажность, превышающую влажность на границе текучести, и коэффициент пористости е≥0,9. Илы подразделяют на супесчаные (е>0,9), суглинистые (е>1,0) и глинистые (е>1,5). В качестве оснований могут использоваться, как правило, только илы, уплотненные вышележащими напластованиями других грунтов.

www.stroitelstvo-new.ru

Состав грунтов, классификация грунтов. Классификация грунтов по группам в строительстве :: SYL.ru

Целью проведения инженерно-геологических исследований перед началом строительства является определение характеристик и особенностей используемых грунтов, которые станут основой для укладки фундамента здания или сооружения. Для того чтобы упростить эти манипуляции, можно использовать строительную классификацию почвы. Перед началом работ необходимо узнать, какие свойства имеют грунты, а также какие их виды существуют. Об этом и о многом другом мы подробно поговорим в нашей статье.

Разновидности грунтов и их строительная классификация

Если вас интересует классификация грунтов, то необходимо знать о том, что они разнообразны по составу, характеру залегания, а также структуре. Согласно СНиП II-15-74 ч.2, можно выделить почву по классификациям. Таким образом, грунты делятся на скальные и нескальные. Первые обладают жесткими структурными связями, в качестве которых могут выступить цементные и кристаллизационные элементы. Вторая разновидность почв не имеет подобных свойств.

Особенности скальных грунтов

О чем нам может рассказать классификация грунтов? Всестороннее изучение этого раздела поможет сделать правильный выбор территории для будущего строительства. Итак, приступим к изучению. В первую очередь отметим, что почвы бывают скальными. Что это значит? Такие грунты залегают сплошным массивом или трещиноватым слоем. Среди них можно выделить магматические почвы – диориты, граниты, а также метаморфические – кварциты, гнейсы и сланцы. Также бывают искусственные и осадочные грунты. Среди последних можно выделить конгломераты и песчаники, которые еще называют сцементированными.

Такая классификация грунтов указывает на их водоустойчивость и несжимаемость. Подобные почвы не подвергаются промерзанию при холодных температурах, а если в них нет трещин и всевозможных пустот, то они обладают свойствами надежности и прочности. Если говорить о трещиноватых слоях, то они отличаются не столь высокими показателями. Скальная разновидность грунтов имеет определенный предел прочности, растворимости, засоленности и размягченности.

Характеристики нескальных грунтов

Если вас интересует классификация грунтов по группам в строительстве, то вы должны знать еще и о нескальных грунтах, которые представляют собой осадочные породы, лишённые жестких структурных связей. Такие почвы можно разделить по фракционности частиц. Они могут быть биогенными, крупнообломочными, пылеватыми и глинистыми, а также песчаными. В качестве особенности данных почв можно выделить их дисперсность и раздробленность, это и отличает их от более прочных скальных пород.

Описание крупнообломочных почв

Перед строительством мастером должна быть обязательно рассмотрена классификация грунтов. Это позволит понять, какими характеристиками обладает почва на территории застройки. Она может быть крупнообломочной, при этом не связанные друг с другом обломки скальных пород обладают отдельными обломками, диаметр которых превышает 2 миллиметра. Таких частиц должно быть больше половины. По гранулометрическому составу подобные почвы можно подразделить на валунные и галечниковые. Первая разновидность предполагает наличие элементов, диаметр которых превышает 200 миллиметров. Если преобладает количество необходимых частиц, то почва имеет глыбовый состав. Вторая разновидность предусматривает наличие отдельных элементов диаметром больше 10 миллиметров. Если они обладают острыми гранями, то почва называется щебенистой.

Гравийный грунт имеет в своем составе неоткатанные элементы, диаметр которых превышает 2 миллиметра. Среди них можно выделить дресву, щебень, гальку и гравий. Такие гранулы выступают в качестве отличного основания, если под ними залегает достаточно плотный слой. Когда вами рассматривается классификация грунтов по группам в строительстве, необходимо учесть, что вышеупомянутая почва сжимается незначительно и выступает в роли довольно надежного основания. Если в составе содержится более 40% заполнителя в виде песка или 30% пылеватых и глинистых масс, учитывается исключительно мелкая составляющая почвы. Это обусловлено тем, что именно она станет определять несущую способность. У крупнообломистых грунтов может быть качество пучинистости, если мелкая составляющая – это глина или пылеватый песок.

Описание песчаных грунтов

Если вас интересует гранулометрическая классификация грунтов, то вы должны рассмотреть возможность наличия на выбранной территории песчаной почвы. Она состоит из зерен кварца и иных минералов, диаметр которых может находиться в пределах от 0,1 до 2 миллиметров. При этом глины должно содержаться не более 3 процентов, а пластичность у таких почв и вовсе отсутствует. Пески можно подразделить по фракционному составу и параметрам преобладающих фракций. Например, гравелистые пески обладают диаметром элементов, который превышает 2 миллиметра. Что касается крупных составляющих, то их диаметр начинается от 0,5 мм. Составляющие средней крупности имеют размер более 0,25 мм, а мелкие – от 0,1 мм.

Что касается пылеватых почв, то их элементы имеют диаметр в пределах 0,05-0,005 мм. Если в песке содержатся частицы, размер которых находится в пределах от 15 до 50%, то их можно назвать пылеватыми. Чем более крупным и чистым окажется песок, тем более внушительную нагрузку будет способно претерпевать основание, выполненное из него. Сжимаемость плотной почвы подобного типа невелика, однако уплотнение под воздействием нагрузки происходит достаточно скоро, по этой причине осадка сооружений на подобных грунтах довольно скоро прекращается. Если вас интересует классификация песчаных грунтов, то вы должны знать о том, что они не обладают качествами пластичности. При наличии на территории песков средней и крупной фракционности, а также гравелистой разновидности почвы, грунт уплотняется под воздействием нагрузки и подвергается незначительному промерзанию.

Особенности пылеватых и глинистых почв

Перед началом строительства вами должен быть изучен состав грунтов. Классификация грунтов позволит понять, есть ли на территории пылеватые и глинистые слоя. Они содержат частицы, размер которых находится в пределах 0,05-0,005 мм. Могут быть в составе и глинистые элементы, габариты которых меньше 0,005 миллиметра.

Среди подобной разновидности почвы можно выделить грунты, которые способны проявлять неблагоприятные специфические особенности при воздействии воды, что может выразиться в набухании или просадке. К последней разновидности относятся почвы, которые под воздействием всевозможных факторов и своей массы дают значительную усадку. Если говорить о набухающих грунтах, то они способны увеличиваться в объеме при намокании, а также уменьшаться при высыхании.

Глинистые грунты

Если вас интересует классификация глинистых грунтов, то вы должны знать о том, что они состоят из отдельных элементов, фракция которых — меньше 0,005 мм. Такие составляющие обладают чешуйчатой формой, среди них можно заметить мелкие песчаные вкрапления. Если проводить сравнение с песком, глина обладает тонкими капиллярами и значительной удельной поверхностью соприкосновения между элементами. По той причине, что поры описываемых почв в ряде случаев заполнены водой, то, промерзая, состав начинает вспучиваться.

Глинистые грунты можно разделить на глины и супеси. На этот параметр влияет число пластичности. В первом случае объем глинистых элементов превышает 30%. В последнем этот параметр варьируется от 3 до 10 процентов. Еще одна разновидность – это суглинки, в них содержание глинистых частиц находится в пределах от 10 до 30%. Если изучается общая классификация грунтов, то необходимо знать о том, что несущая способность описываемых оснований зависит от влажности, которая определяет консистенцию. Если речь идет о сухой почве, то она способна претерпевать значительные нагрузки. Тип глинистого грунта зависит от пластичности, тогда как на разновидность влияет показатель текучести.

Описание лессовых и лессовидных почв

Строительная классификация грунтов выделяет лессовые и лессовидные почвы, которые являются глинистыми грунтами. В них содержится значительное количество пылеватых элементов. Последних в составе подобного грунта более половины, а вот известковые и глинистые можно встретить в незначительном количестве. Почва характеризуется наличием достаточно больших пор, которые имеют вид вертикально ориентированных трубочек. Их можно увидеть невооружённым глазом. Данные почвы, находясь в сухом состоянии, имеют высокую пористость, которая находится в пределах 40 процентов. Прочность подобного основания весьма велика, однако, увлажняясь, такие грунты дают большие осадки.

Классификация грунтов по группам относит некоторые почвы к осадочным. При воздействии на подобные основания зданий требуется соответствующая защита фундамента от увлажнения. Если в наличии имеются органические примеси по типу болотного торфа и растительного грунта, то почва будет неоднородная по составу и рыхлая. Среди ее качеств можно выделить высокую сжимаемость. В роли естественного основания под сооружения использовать такие почвы не следует, так как при увлажнении они полностью лишаются прочностных характеристик, деформируются, просаживаются, что происходит неравномерно. Если применять такие грунты в качестве основания, то нужно будет принимать меры, которые исключают возможность замачивания.

Особенности плывунов

Перед началом строительства вами должна быть изучена классификация грунтов по трудности разработки. К подобным почвам можно отнести плывуны. Такие грунты при вскрытии начинают передвигаться по типу вязкотекучего тела, они образуют мелкофракционные пылеватые пески, которые обладают глинистыми и илистыми примесями, насыщенными влагой. В момент разжижения почва начинает принимать жидкое состояние и активно передвигаться.

Классификация грунтов в строительстве разделяет подобные почвы на псевдоплывуны и истинные плывуны. Последние отличаются наличием пылеватых и глинистых, а также коллоидных элементов, у которых значительная пористость. Помимо прочего, у таких грунтов незначительная водоотдача. Если говорить о псевдоплывунах, то они представляют собой пески, которые не имеют в составе тонких глинистых элементов, они полностью насыщаются водой, довольно легко расстаются с влагой, водопроницаемы и при гидравлическом градиенте начинают переходить в состояние плывунов. Такие основания почти не пригодны для использования в строительстве.

Особенности биогенных грунтов

Если тщательно изучена классификация грунтов оснований, это позволит исключить ошибки. Таким образом, если на территории имеются биогенные почвы, то они отличаются внушительным содержанием органических элементов. Среди таких грунтов можно выделить сапропели, торф, а также заторфованные грунты. К последним необходимо отнести пылевато-глинистые и песчаные почвы, которые содержат от 10 до 50% органических элементов. Если их количество больше половины, то такой грунт является торфом. К сапропели относятся пресноводные илы.

Описание почв

Почвы представляют собой природные образования, которые составляют поверхностный слой земли. Они обладают качествами плодородия. Биогенные почвы не способны выступить в качестве оснований для сооружений и зданий. Перед началом строительства верхний слой грунта необходимо удалять и использовать для земледелия. Биогенные грунты предполагают необходимость совершения специальных мер, предполагающих подготовку основания.

Особенности насыпных грунтов

Насыпные грунты представляют собой почвы, которые образовались искусственно при засыпке прудов, свалок, оврагов и так далее. Среди них можно выделить те, которые обладают природным происхождением, но имеют нарушенную структуру по причине перемещения. Характеристики подобных грунтов чрезвычайно различны, на эти показатели влияет множество факторов. Среди них можно выделить однородность, степень уплотнения, разновидность исходного материала. Описываемые почвы имеют характеристики неравномерной сжимаемости и в большинстве случаев их недопустимо применять в роли естественных оснований для строительства сооружений и зданий.

Насыпные грунты характеризуются неоднородностью, помимо прочего, в них содержатся всевозможные неорганические и органические материалы, которые значительно ухудшают механические характеристики. Даже если в почвах подобного типа отсутствует органика, в ряде случаев они остаются слабыми в течение множества десятилетий. В качестве основания для строительства насыпной грунт рассматривается индивидуально в зависимости от возраста насыпи. Таким образом, почвы, особенно пески, которые слеживались более 3 лет, могут быть использованы под фундамент негабаритных построек. Однако при этом должно быть соблюдено условие: в них не должно быть растительных остатков и мусора.

В практике можно встретить намывные грунты, которые образовались после очистки озер и рек. Эти почвы имеют название рефулированных насыпных грунтов. Их рекомендуется использовать для оснований зданий. Перед началом строительства обязательно необходимо учесть все вышеприведенные рекомендации по анализу и правильному выбору территории. Это позволит исключить проблемы, которые способны возникнуть в процессе эксплуатации дома. Они могут быть выражены в повреждении фундамента и стен, а также преждевременном выходе элементов постройки из состояния, подходящего для эксплуатации. Как правило, такие здания недолговечны и очень быстро изнашиваются. Кроме этого, неграмотный подбор грунта способен привести к полному разрушению здания, что, в свою очередь, может окончиться большой трагедией для людей.

www.syl.ru

Строительная классификация грунтов. Состав, строение и физические свойствагрунтов. Состав и строение дисперсных грунтов

Литература

1. Бородавкин П.П. «Механика
грунтов», 2-е издание, 1986г.

2. Маслов «Основы инженерной
геологии и механики грунтов», 1985г. J

3. Ким Б.И., Литвин «Задачник
по механике грунтов», Недра 1989г.

4. Цытович «Механика грунтов»
(общий курс), 5-е издание 1983г.

5. СНиП 2.02.01-83* «Основания
зданий и сооружений», 2002г.

Предмет и содержание курса.

Наша Земля представляет
собой фигуру геоид (сфероид).

ГЕОЛОГИЯ — наука о Земле.
(Общая геология, геология океана,
глубинных сфер, петрография, геодинамика,
космическая геология) и т.д.

Петрография — наука о составе
и свойствах горных пород.

Минералогия — наука о
минералах, т.е. составляющих горных
пород.

Инженерная геология (ИГ) —
наука изучающая свойства горных пород
и геологические процессы в связи с
инженерной деятельностью. (Инженерная
геодинамика, региональная ИГ,
грунтоведение).

Грунтоведение — раздел ИГ,
изучающий состав и свойства грунтов.

ИГ не занимается изучением
поведения горных пород под действием
внешних нагрузок от сооружений.

Механика грунтов — наука,
изучающая прочность, устойчивость и
деформации оснований с учетом свойств
и поведения слагающих горных пород.

Общая классификация горных
пород Горные породы классифицируются:

I. По происхождению

II. По минеральному и
химическому составу

III. По строению

IV. По условиям залегания.

I.
1) магматические — образовываются в
результате отвердевания расплавленного
вещества Земли.

2) осадочные — образовываются
в результате механических разрушений
первичных химического осаждения солей
и отмирания органического материала с
отложением.

3) метаморфические. \

1. делятся по месту образования:

а) глубинные (гранит, сиенит,
диабаз)

б) поверхностные (базальт,
сидерит, обсидит)

2. образование осадочных
пород происходит в воздушной и водной
среде,

делятся по происхождению:

а) обломочные

б) химические

в) биогенные

г) смешанного происхождения

Обломочные ОП — результат
механического разрушения переноса и
отложения любых первичных пород. К ним
относятся крупнообломочные, песчаные,
глинистые, лессовые.

Химические ОП — результат
осаждения нерастворимых солей гидросферы.
Хемогенные ОП —

а) мономинеральные

б) полиминеральные

в) олиго-минеральные
(известняк СаСО3,
природный гипс, ангидрид)

Биогенные ОП — торф, ил,
известняк, мергель СаСО3
с включениями продуктов отмирания —
диаматов.

ОП смешанного происхождения
— карбонатно-глинистые, глинисто-песчаные.

Лекция
1.

    1. Твердая
      составляющая грунтов.

    2. Вода
      в грунтах.

    3. Газообразование
      составляющих грунтов

    4. Структура
      и текстура грунтов.

Строительная классификация грунтов.

В строительстве, грунтами вообще
называются любые горные породы,
залегающие в верхней части земной коры
и являются объектами инженерно –
строительной деятельности.

Все строительные грунты, используемые
в строительстве подразделяются на:

1)
скальные грунты (монолитные)

2)
рыхлые грунты (дисперсные)

Скальные грунты
– это горные породы любого происхождения
(магматического,
осадочного, метаморфического), залегающие
в однородном массиве и обладающими
цементоциозными связями, т.е. определяемой
прочностью на сжатие.

Рыхлые
грунты
– это масса
обломков горных пород, разных размеров
и происхождения , в которых отсутствуют
цементоциозные связи и прочность на
сжатие.

    1. Скальные грунты.

Свойствами скальных грунтов занимается
наука «механика горных пород». Большую
часть оснований и сооружений составляют
рыхлые горные породы, которые изучаются
в «механике грунтов». Поэтому далее под
словом «грунт» будет пониматься рыхлая
горная порода как 3-х фазная система:
твердые частицы, жидкая составляющая,
газы.

К скальным грунтам относятся
магматические, метаморфические и
осадочные горные

породы
с жесткими связями между зернами,
залегающие в виде сплошного или
произвольного массива.

Как видите, к скальным грунтам
относятся и сугментированые осадочные
горные породы.

Основной признак скальных пород –
залегание в виде более или менее сплошного
массива, обладающего и механической
прочностью.

Поэтому скальные грунты классифицируются
на следующие основные признаки:

  1. По
    прочности на сжатие R,
    МПа.

Очень прочные

>120
Мпа

Высокопрочные

50…120 Мпа

Средней прочности

15…50 Мпа

Малопрочные

5…15 Мпа

Полускальные

<
5 Мпа

  1. По
    степени выветриваемости ( трещиностойкости)
    .

Разрушение горной
породы природными факторами ( перепад
температуры, солнечная реакция, действие
катастрофы, совместное воздействие
температуры и воды).

Степень выветриваемости:

(1)

Где:
Rs
прочность на сжатие сухого образца,
выветренной горной породой.

Ro
прочность на сжатие исходной горной
породы в не выветренном состоянии
(справочная величина).

Коэффициент выветривания, оцененный
по длине трещены:

(2)

Где:
l
— суммарная длина трещин.

S-
площадь поперечного сечения в вертикальном
разрезе.

  1. По водостойкости:

(3)

Где:
Rw
— прочность на сжатие водонасыщенного
образца.

R
— прочность на сжатие сухого образца.

studfiles.net

1. Основные строительные свойства и классификация грунтов

 

           
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
различно 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,
кусковатость, 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.

           
Для повышения производительности машин
и снижения трудоемкости некоторых работ
(уплотнение грунта во время обратной
засыпки пазух котлованов, устройство
насыпей, трамбование грунта и др.) грунты
стремятся доводить до оптимальной
влажности, определяемой гранулометрическим
составом грунта, требуемой его плотностью,
типом применяемых машин и другими
факторами.

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. Для оценки
прочности горных пород и грунтов
пользуются коэффициентом крепости по
М. М. Протодьяконову

           
Косвенными показателями прочности
грунтов являются скорость их бурения,
а также число ударов ударника ДорНИИ.

           
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… …0,3МПа,
полускальных —0,3…4МПа 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 kp 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» kp 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
kp.o характеризует остаточное увеличение
объема грунта (по сравнению с природным
состоянием) после его уплотнения.
Значение коэффициента kр.о обычно меньше
kp 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/m, 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) KF

           
Удельное сопротивление копанию (резанию)
KF  представляет собой отношение
касательной составляющей усилия,
развиваемого на режущей кромке ковша
землеройного и землеройно-транспортного
оборудования, к площади поперечного
среза грунта (стружки).

           
Значение KF зависит как от свойств и
показателей разрабатываемого грунта,
так и от конструктивного исполнения
рабочего органа землеройного и
землеройно-транспортного оборудования.

Проф. 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
экскаваторостроении; 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
(1м.,.1Пм) 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.

    1. Разбивка земляных
      сооружений

Разбивка зданий и
сооружений на местности.
 Разбивку
котлованов под фундаменты зданий
производят по рабочим разбивочным
чертежам, где за оси координат принято
пересечение взаимно-перпендикулярных
осей здания.

Вертикальную привязку
здания производят к геодезическому
реперу Государственной сети. Отметку
репера переносят на строительную
площадку с помощью нивелира и закрепляют
на ближайшем существующем здании или
на металлической трубе, прочно закрепленной
в «грунте.

Производство земляных работ
на строительной площадке разрешается
только после выполнения геодезических
работ по разбивке земляных сооружений
и установке соответствующих разбивочных
знаков. Разбивку производят с помощью
геодезических инструментов — теодолитов
и нивелиров.

Устройство обноски,
закрепление осей.
 Для
детальной разбивки осей зданий,
обозначения контура котлованов и
закрепления их на местности
служит строительная
обноска. 
Она может
быть сплошной по всему периметру здания
и прерывной. Прерывная
обноска 
удобнее,
так как не затрудняет передвижения
строительных машин и транспорта на
объекте. Устанавливается обноска с
использованием геодезических инструментов
параллельно основным осям, образующим
внешний контур здания на расстоянии,
обеспечивающем неизменяемость ее
положения в процессе строительства.

Все данные с разбивочного
чертежа выносятся на обноску. На обноске,
в частности, отмечают основные оси
здания и закрепляют их гвоздями; сами
оси, продольные и поперечные, реализуются
с помощью туго натянутой проволоки или
шнура, которые закрепляются на этих
гвоздях. Для легкого нахождения знака
закрепления оси при производстве работ
обычно устанавливают штыри 
контрольные знаки закрепления осевых
линий. Обычно это арматурные стержни,
забиваемые в грунт и выступающие над
поверхностью земли на 2…6 см на расстоянии
5… 10 м от обноски.

 

Разбивка сооружений состоит
в установлении и закреплении их положения
на местности. Разбивку осуществляют с
помощью геодезических инструментов и
различных измерительных приспособлений.

Разбивку котлованов начинают
с выноса и закрепления на местности в
соответствии с проектом строительства
основных рабочих осей, за которые обычно
принимают главные оси здания. После
этого вокруг будущего котлована на
расстоянии 2…3 м от его бровки параллельно
основным разбивочным осям устраивают
обноску.

Обноска разового
использования состоит из забитых в
грунт металлических стоек или вкопанных
деревянных столбов и прикрепленных к
ним досок. Доска толщиной не менее 40 мм
должна иметь обрезную грань, обращенную
кверху, и прикрепляться не менее чем на
три столба строго горизонтально. Более
совершенной является инвентарная
металлическая обноска. Для пропуска
транспортных средств в обноске устраивают
разрывы. При значительном уклоне
местности обноску делают уступами.

На обноску переносят основные
разбивочные оси и, начиная от них,
размечают все основные оси здания. Все
оси закрепляют на обноске гвоздями или
пропилами и нумеруют. На металлической
обноске разметку осей осуществляют
краской. Размеры котлована поверху, а
после его отрывки и понизу, а также
другие характерные точки отмечают
хорошо видимыми колышками или вехами.
После возведения подземной части здания
основные разбивочные оси переносят на
его цоколь.

Для линейно протяженных
сооружений (траншей) устраивают только
поперечные обноски, которые располагают
на прямых участках трассы через 50 м, на
закруглениях — через 20 м. Обноску
устраивают также на всех пикетах и
точках перелома профиля трассы

studfiles.net

Классификация видов грунтов. Структурно-неустойчивые сложные грунты

В предыдущей статье » Как про­вес­ти ана­лиз грун­та на учас­тке пе­ред вы­бором и ук­ладкой фун­да­мен­та » мы рассказали, какие необходимо проводить мероприятия для анализа грунта на вашем участке. Еще раз заострим внимание на том, что всегда перед строительством фундамента (неважно, что вы планируете построить: одно-, двух- или трехэтажный частный дом), обязательно нужно определить типы грунта, его характеристики, а также произвести расчеты на возможные нагрузки, которое сможет выдержать основание.

Лучше, если вы закажете инженерно-геологические услуги, но, если не позволяют условия или финансовая возможность, то хотя бы изучите грунт самостоятельно и проведите минимальные расчеты. 

В этой статье мы разберем, что такое грунт, какие его разновидности определяют строительные нормы, и какие типы грунта подпадают под разряд » не повезло «.

Состав и строение грунта

Прежде чем разбирать разновидности грунтов нужно понимать, что такое грунт, основной его состав, чтобы лучше в дальнейшем понять его структуру и свойства. В разъяснении нам поможет замечательное пособие С. А. Пьянкова «Механика грунтов», а также ГОСТ.

Разновидности грунта согласно ГОСТ 25100-2011

Все грунты можно классифицировать по гранулометрическому составу на:

  1. Скальные
  2. Дисперсные
  3. Мерзлые, мы их не будем рассматривать в рамках этой статьи.

Упростим сложную и подробную классификацию, приведенную выше:

  1. Самые прочные и способные нести высокую нагрузку – скальные (известняки — но не все, и только не при высоком уровне вод, а также гранит, сланцы), они не часто встречаются, более распространены дисперсные. Скальные грунты не вспучиваются, не проседают.
  2. Дисперсные грунты . Нас интересуют следующие типы грунтов: крупнообломочные (например, валуны, дресва, галька), глина, суглинки, супесь, песок, ил, песок, торф, пылеватый песок, лёссовые грунты.

По классификации гранулометрического состава, приведенной ниже в таблице несложно определить размерность частиц.

Если вы по какой-то причине не можете отнести в лабораторию пробы грунта (например, нет в вашем городе лаборатории), то без лаборатории, так сказать «в полевых условиях», грунт можно диагностировать по описанию в следующей таблице:

Еще один популярный способ определения в полевых условиях типа грунта — во влажном состоянии, будем «катать колбаски». Разумеется, щебень или торф вы итак определите визуально, такой способ подходит для глиносодержащих видов грунта. Смачиваете образец грунта водой и пытаетесь скатать жгутик ладонями. По признакам определяете тип.

Для того, чтобы у вас было представление о том, как выглядят суглинок, супесь, глинистая почва, песчаная почва приведем следующее изображение:

Есть некоторые способы, по которым можно определить типы грунта, гранулометрический их состав, а также некоторые их характеристики, вроде плотности, влажности, но для этого вам придется проводить опыты (которые, к слову, мы бы не советовали вам проводить самостоятельно, проще обратиться в лабораторию, и заниматься тем, что у вас отлично получается, предоставив лабораторные опыты специалистам, которые смогут замерить физ.свойства грунтов, их состав наиболее точно, без больших погрешностей).

Проблемные, сложные грунты

Если вы несчастливый обладатель подобных грунтов на участке, будьте внимательны и бдительны, много раз подумайте, прежде чем строить, а лучше проконсультируйтесь со специалистом и обязательно сделайте анализ грунта на участке, если еще не сделали.

Далее рассмотрим, как выглядят определенные разновидности грунта, и разберем их основные характеристики. Не будем рассказывать о валунах, гальке, щебне, вы сможете отличить такой тип грунта, видели неоднократно.

Расскажем о других типах, которые зачастую бывают проблемными, теряя свою прочность под внешним воздействием, например, напитываясь водой, или соединяясь с другими грунтами и их примесями.

Такие грунты — структурно-неустойчивые грунты , то есть изменяющие свою структуру под внешними влияниями, просадочные грунты.

  • Мерзлые и вечномерзлые
  • Карстующиеся грунты
  • Лессовые грунты
  • Органоминеральные и органические грунты
  • Набухающие
  • Слабые водонасыщенные глинистые
  • Насыпные
  • Засоленные

Мерзлые и вечномерзлые

Мерзлые грунты меют температуру ниже нуля, в том или ином виде содержат в составе льдистый частицы. После нахождения в мерзлом состоянии от 3 лет и больше такие грунты уже приобретают свойства вечномерзлых грунтов.

 

В замерзшем состоянии мерзлые и вечномерзлые грунты очень прочные, не подвержены деформациям, так как связующие их криогенные структуры повышают первоначальную прочность.

В процессе таяния полностью меняется структура и физико-механические свойства, происходят серьезные деформации. Некоторые грунты даже становятся жидкими после оттаявания. 

Основная особенность всего класса мерзлых грунтов — просадочность при таянии, когда происходит масштабное уменьшение объема грунта. Вечномерзлые грунты — достаточно проблемный тип грунта для проектирования и строительства.

Какой фундамент выбрать? Это можно определить только после определения всех необходимых расчетных деформационо-прочностных характеристик в процессе лабораторных испытаний. 

  • Первый вариант — сохранить структуру криогенных связей — мерзлое состояние как во время строительства, так и при дальнейшей эксплуатации. Сохранение вечной мерзлоты грунта сохраняется путем организации холодных первых этажей, проветриваемых холодных подполий с вентилируемыми продухами. В этом случае определяем мин.глубину заложения фундамента по СНиП 2.02.04-88:
  • Второй вариант — подготовка сооружения к неравномерной осадке. Можно заменить неустойчивый грунт на непосадочный песок или крупнообломочный грунт. Можно также опирать фундамент на более прочный слой, тогда можно использовать вечномерзлые грунты в оттаявшем состоянии или состоянии таяния. Это возможно лишь при условии наличия в массиве грунта прочных малодеформирующихся в процессе оттаивания грунтов.

Заглубление фундамента в этом случае осуществляется на основании расчетной глубины сезонного промерзания грунта df и уровню подземных вод, которые образуются в процессе оттаивания.

Необходимо застраивать площади на вечномерзлой земле только по одному из вариантов, а не так, что сосед выбирает холодный первый этаж, а вы — сваи.

Стоить отметить, что широко используемые в северном строительстве сваи тоже подвержены негативному воздействию: напорному давлению вод при промерзании грунта; хим. агрессивности воды оттаявшего слоя; появлению трещин из-за температурных деформаций.

Известняки

Известняки, как и другие грунты из группы скальных осадочных карбонатных пород, в сухом виде — прочные, а при намокании грунтовыми водами ее теряют.

Есть известняки изначально с низкой плотностью и широкой «пористостью» — ракушечники , есть и другая намного более плотная разновидность с низкой пористостью. Прочность у первых в сотни раз ниже, чем у вторых.

Одна из разновидностей известнякового грунта –  мергель , который представляет из себя микс из известняка и глины.

Основание из известняка (кстати, это же касается и доломита, мела) — довольно опасно для сооружения фундамента, хотя казалось бы скальный грунт. Там, где пласт известняка легко доступен воде, может со временем сформироваться большущая воронка, так как известняки подвержены размытию. Известняки относятся к карстующимся породам (также как гипс, доломит) — горные породы, способные растворяться при размывании поверхностными и подземными водами. В итоге может произойти карстовый провал:

В случае залегания пласта известняка на участке необходимо определить его пористость и продумать отвод поверхностных вод. В таком неблагоприятном случае многие прибегают к использованию свайного фундамента. Советуем не импровизировать, лучшим вариантом для вас будет консультация с хорошим специалистом геологом, инженерные изыскания в данном случае обязательны.

Лёссовые грунты, лёссы, лессовые суглинки

Нельзя сказать с точностью, каким образом появились такие грунты, ученые до сих пор об этом спорят. Лёссовые породы относятся к структурно-неустойчивым грунтам   (но не все из них просадочные)

Такой тип очень распространен на протяжении больших территорий в России, Украине, Европе, причем лёссом занято более 80 % территории Украины. Залегание такого типа грунта обычно располагается сразу под почвенным покровом, в верхних слоях.

Лессовые грунты обычно светло-желтого или светло-коричневого цвета (его еще называют палевый цвет), или же даже буро-желтого.

Лессовые грунты содержат больше воздуха, чем твердых частиц, содержат множество макропор, пористость до 60%. Больше 60 процентов частиц – мелкие пылеватые, также содержится глина и в меньшей степени песок.

На изображениях ниже можно рассмотреть характерное для лёссовых пород наличие вертикальных «бороздок», прожилок или канальцев. Такие макропоры в в иде трубочек доходят в диаметре до 3 мм.

Различают типичные лёссы и лессовые суглинки. Лёссовые суглинки содержат больше глины, чем типичные лёссы, им присущ более темный цвет, иногда красновато-бурый. Лёссовые суглинки менее пористые и, следовательно, более плотные, менее просадочные.

В обычном состоянии лессовые отложения весьма прочные, способны выдерживать большие нагрузки, но при увлажнении прочность теряется, возникают дополнительные просадочные деформации от нагрузки – как внешней, так и от собственного веса.

Чтобы определить степень просадки лёсса, его в лабораторных условиях уплотняют под давлением, а затем подвергают замачиванию.

Органоминеральные и органические грунты — торфы, заторфованные, сапропели

Торфяники распространены в Подмосковье, на востоке и северо-востоке. Они относятся к слабым грунтам, с присущей низкой прочностью.

Заторфованный грунт отличается от торфа процентным соотношением содержанием органического вещества – содержание больше 50% органики говорит о торфе, а содержание от 10 до 50% орган.остатков говорит о том, что перед нами заторфованный грунт, на основе песчаного грунта или глинистого.

  

Какие характеристики присущи торфам и заторфованным грунтам?

  • Высокая водонасыщенность
  • Сильная сжимаемость
  • Осадочность, медленно протекающая
  • Изменяемость характеристик под нагрузками
  • Подземные воды представляют собой весьма агрессивную среду по отношению к строительным конструкциям.

Помимо градации по количественному содержанию торфа органоминеральные и органические грунты делятся на:

  • Открытые , находящиеся близ поверхности;
  • Погребенные , располагающиеся в виде слоев или линз в глубине толщи;
  • Искусственно погребенные

Также важно значение степени разложения торфяных грунтов – степень разложения слагаемых его растительных остатков – гумуса.

Очень важно оценить и характер залегания торфосодержащих пород:

Напластование, имеющее в составе торф и заторфованные грунты — одно из наихудших оснований, так как приводит к дальнейшим деформациям и просадкам.

Сапропель – илосодержащая и одновременно торфосодержащая порода, с процентным содержанием органических веществ больше 10%. Коэффициент пористости сапропеля — в районе е> 3, характерна текучепластичная или текучая консистенция.

Нельзя возводить фундамент с непосредственным опиранием его на сильнозаторфованные грунты, торфы, сапропели и ил.

Мероприятия по укреплению неустойчивых оргиничексих и органикоминеральных грунтов описаны в СП 22.13330.2011 разделе 6.4 «Органоминеральные и органические грунты».

В числе мероприятий замена нейстойчивого грунта средне- или крупнозернистым песком, гравием (что может быть очень дорого, например, в виду высокой мощности слоя торфа), а также можно прибегнуть к строительству свайного фундамента с опиранием свай на слой грунта с высокими прочностными характеристиками.  

Нельзя забывать, что в органических грунтах очень агрессивная среда для бетона и металла, поэтому нежелательно использовать стальные сваи, нужно позаботиться об изоляции свай для продлевания срока использования строения.

Набухающие

К таким грунтам можно отнести некоторые разновидности глиносодержащих грунтов. Набухающие грунты имеют свойство увеличиваться в объемах при контакте с водой, им также свойственна усадка при высыхании. Показатель влажности на пределе текучести, а также число пластичности у таких грунтов весьма высокие, природная влажность < влажности на границе раскатывания. Пески и супеси не подвержены набуханию практически, зато суглинки и глины подвержены этому свойству пропорционально содержанию в них частиц глины.

Опасность таких грунтов заключается в том, что любое изменение уровня грунтовых вод спровоцирует набухание, и последующую просадку грунта в связи с уменьшением объема грунта после подсыхания.

Степень возможного набухания определяется в процессе лабораторных компрессионных испытаний.

Подробнее про набухающие грунты, про расчетные характеристики, про деформации основания в следствии усадки и набухания — прочитайте в разделе 6.2 «Набухающие грунты» в СП 22.13330.2011. Там же приведена формула по расчету подъема основания в результате набухания.

Какие меры принимают для предотвращения усадок грунта под фундаментом? 

  • хороший дренаж и водоотведение;
  • предварительное замачивание;
  • устройство песчаных подушек;
  • замена набухающего грунта поностью или частично;
  • прорезка набухающего грунта, опирание фундамента на более надежный слой грунта (если слой набухающего грунта не больше 12 м).

Слабые водонасыщенные глинистые

Эта группа представлена илом, сапропелем, а также  глинистыми грунтами в текучем или текучепластичном состоянии . Характерными свойствами такого типа сложных грунтов являются:

  • большая водонасыщенность:  влажность от 0,8, больше 80% заполненных водой пор; 
  • значение угла внутреннего трения 3°-14°, сцепления 0-0,02 МПа
  • частая большая мощность водонасыщенного слоя — до 20 м;
  • высокая сжимаемость грунта и малая прочность;
  • расчетные осадки сооружений разнятся иногда значительно с реальными, фактическими посадками.
  • неравномерная и очень большая осадка фундамента, построенного на водонасыщенном грунте.

Сапропель мы описывали и показывали чуть выше, приведем только его физические свойства:

Ил  – органоминеральный грунт, с содержанием >3 % органики и >30% мелких частиц менее 0,01мм, с  текучей консистенцией IL> 1, коэффициентом пористости е ≥ 0,9.

Какие варианты фундаментов используют в строительстве?

  • свайные фундаменты из железобетонных свай,
  • песчаные подушки,
  • дрены (песчаные сваи),
  • известковые сваи,
  • дренажные прорези

Стоит отметить, что имеет место быть процесс кольматации песка ( естественное попадание мелких частиц, особенно глинистых и пылеватых в поры и трещины оснований ) при устройстве песчаных подушек, свай, что со временем снижает устойчивость и  прочность фундаментов.

Насыпные

Насыпные грунты относятся к так называемым техногенным грунтам, их особенностью является то, что они имеют нарушенную структуру.

К их основным характеристикам относятся:

  • неравномерная сжимаемость, и как следствие дальнейшие деформации, особенно в связи с вибрационными нагрузками, замачиванием;
  • постепенное самоуплотнение

Насыпные грунты могут самоуплотняться, продолжительность этого процесса различна, в зависимости от разновидности насыпи. Примерный срок самоуплотнения приведен в СП:

 Примерные значения физико-механических свойств насыпных грунтов (НИИОСП)
 удельный вес, кН/м3 уд. вес частиц грунта, кН/м3 модуль деформации, Мпа  угол внутренннего трения сцепление,  кПа 
слежавщиеся возрастом более 100 лет16,526,5от 8 до 1218-204-8
планомерно возведенные насыпи из песчаных грунтов16,526,5от 10 до 15221
непланомерно возведенные, неслежавщиеся насыпи1626,5от 6 до 817-180-2

 

Уровень прочности насыпных грунтов повышается с помощью их уплотнения различными способами:

  • трамбовкой, укаткой, гидровиброуплотнение
  • устройство грунтовых подушек
  • прорезка свайным фундаментом
  • химическим способом, например, силикатизацией

Засоленные

Засоленные грунты в России распространены примерно на 10 процентах всей территории, преимущественно  в Крыму, на Кавказе, а также Западно-Сибирской низменности. 

 

Цитата из СП 22.13330.2011: «Степень засоленности грунта Dsal, % — отношение массы водорастворимых со лей в грунте к массе абсолютно-сухого грунта.»

Засоленные грунты при фильтрации воды подвергаются выщелачиванию. Вода растворяет соли, способствуя увеличению пористости.  Основания грунтовв конечном итоге подвержены суффозионной осадке.  При увлажнении засоленных грунтов изменяются их физико-механические свойства: плотность, прочность, деформируемость и водопроницаемость. К тому же еще одна опасность засоленных грунтов — агрессивность воды с растворенными в ней солями  к стройматериалам, бетону.  

Засоленные грунты в замоченном состоянии могут быть набухающими или просадочными. Все расчеты по засоленным грунтам доверьте специалистам.

Каким бы сложным грунт ни был на вашем участке, современные технологии строительства могут обеспечить вам прочную постройку на любом основании. Но только при условии полноценного инженерно-геологического обследования, проведения всех необходимых расчетов на основании этого исследования. Обладая знанием о всех возможных нагрузках на основание и будущее сооружение, можно сделать экономически-целесообразный выбор подходящего по всем параметрам фундамента, который не даст трещины и деформации, которыми так часто изобилуют фотографии неправильно рассчитанных зданий на форумах.

 

kalk.pro