Классификация грунтов по содержанию глинистых частиц. Строительная классификация грунтов. Виды грунтов. Значения углов внутреннего трения φ песчаных грунтов по данным динамического зондирования

Грунты играют важную роль в процессе расчетов и проектирования возведения фундамента разных строительных объектов. Это обусловлено природными причинами: различные виды грунтов ведут себя по-разному в определенных погодных условиях и при сезонном изменении температур, имеют особые характеристики.

Стойкость и надежность фундамента зависит от физических характеристик грунта.

Устойчивость и надежность фундамента зависит от физических особенностей грунта, которые обязательно учитываются в процессе возведения фундамента.

Особое внимание уделяется связности, однородности, влагоемкости, водонепроницаемости, растворимости грунтовой массы. Отдельно рассматриваются коэффициенты трения, разрыхления, пластичности и сжимаемости. Существуют основные виды грунта:

• глинистые;
• пылеватые;
• песчаные;
• скалистые;
• обломочные.

Показатели плотности и коэффициенты разрыхления, необходимые для проведения соответствующих расчетов для каждого вида грунта, приведены в таблице.

Глинистые грунты

Глинистый грунт – результат физического разложения и механического распада горных пород.

Глинистые грунты – одни из наиболее проблемных для строительства. Они имеют все негативные свойства, которые усложняют строительный процесс: промерзают, размываются, вспучиваются, обладают высокой просадочностью. При строительстве на таком основании нужно проводить скрупулезные и точные расчеты в процессе возведения фундамента.

Глинистый грунт представляет собой продукт химического разложения и механического распада горных пород. Он имеет чешуйчатые и мелкозернистые фракции, что делает его вязким, способным деформироваться во влажном состоянии без возникновения трещин под влиянием нагрузки. При уменьшении влажности уменьшается и связность таких грунтов. По консистенции они делятся на следующие виды:

• твердые;
• текучие;
• пластичные.

При возведении фундамента нужно обязательно учитывать величину нагрузки строения на грунт. Закладывать его необходимо на максимальную глубину промерзания. Исключением являются сухие глинистые грунты.

Глинистые виды грунта подвержены осадке, возникающей в результате веса фундамента, причем этот процесс происходит длительный период времени – в течение нескольких лет. Чем сильнее его пористость, тем дольше и больше будет осадка.

Вернуться к оглавлению

Пылеватые грунты

Пылеватый грунт имеет недостаток: он превращается в жижу, когда насыщается водой.

На таком виде почвы строительство не рекомендуется. Данный вид грунта имеет плохую особенность: он превращается в жижу, когда насыщается водой, соответственно, его поведение сложно прогнозировать. Он является пылеватым песком, который подтапливается грунтовыми водами.

Пылеватый грунт имеет различное происхождение. Он может быть осадочным, который образовался на месте выветривания, или перенесенным и отложенным в другом месте. Еще к этому виду относятся илы, которые представляют собой водонасыщенные современные осадки водоемов, образовавшиеся в результате микробиологических процессов.

Но несмотря на это, существуют определенные технологии, позволяющие обустроить фундамент и на такой местности. Стоит такой процесс довольно дорого, и никто не даст точных гарантий, что сделанный в соответствии со всеми правилами фундамент не осядет через 5-10 лет. Строительство сооружений на плавунах возможно только при условии работы опытных строителей. Все же стоит хорошо подумать и оценить все преимущества и недостатки, прежде чем начинать возводить постройку.

Вернуться к оглавлению

Песчаные грунты

Песчаный грунт водонепроницаем, что делает его более прочным и качественным.

Пески, представляющие собой стабильные крупные фракции, наиболее удобные для успешного строительства виды грунтов. Их несложно разрабатывать, они хорошо уплотняются вследствие нагрузки, при равномерном и плотном слое залегания являются идеальным основанием для сооружения фундамента. В процессе строительства необходимо учитывать, что крупные частицы песка способны вынести большую нагрузку. промерзает мало, и этот факт оказывает незначительное влияние на его свойства.

Данный вид почвы состоит из частиц, размеры которых не превышают 2 мм, но и не меньше 0,1 мм. Песчаный грунт имеет хорошую водонепроницаемость, что делает его более прочным и надежным. Поэтому даже в зимний период он не станет с глубины выпучиваться наружу. Перед тем как начинать закладывать фундамент, нужно учитывать, что грунтовые воды находятся на более низком уровне зимой, чем в теплое время года. От этого фактора зависит глубина закладки фундамента, которую рекомендуется проводить на глубине от 50 до 70 см.

Классификация грунтов включает следующие таксономические единицы, выделяемые по группам признаков:

Класс – по общему характеру структурных связей;

Группа – по характеру структурных связей (с учетом их прочности);

Подгруппа – по происхождению и условиям образования;

Тип – по вещественному составу;

Вид – по наименованию грунтов (с учетом размеров частиц и показателей свойств);

Разновидности – по количественным показателям вещественного состава, свойств и структуры грунтов.

Наименования грунтов должны содержать сведения об их геологическом возрасте в соответствии с местными стратиграфическими схемами, принятыми в установленном порядке.

К характеристикам грунтов по разновидностям, предусмотренным настоящим стандартом, допускается вводить дополнения и изменения в случаях появления новых количественных критериев выделения разновидностей грунтов и результате научно-технических разработок.

Классификация грунтов согласно ГОСТ 25100-95 в сокращенном виде показана в табл 3.1.

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 грунтов характерны механические и водноколлоидные структурные связи. Связные грунты делятся на три типа - минеральные (глинистые образования), органо-минеральные (илы, сапропели и др.) и органические (торфы). Несвязные грунты представлены песками и крупнообломочными породами (гравий, щебень и др-). В основу разновидностей грунтов 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.

Таблица 3.1

Класс скальных и дисперсных грунтов

Продолжение табл. 3.1

Продолжение табл. 3.1

* Грунты одного вида, отличающиеся по значению прочности на одноосное сжатие

Продолжение табл. 3.1

Примечание - Почвы (щебенистые, дресвяные, песчаные, глинистые, торфяные и др.) выделяются по совокупности признаков как соответствующий вид и разновидность грунта.

Таблица 3.2

Класс природные мерзлые грунты

Таблица 3.3.

Класс техногенных грунтов (скальных, дисперсных)

Продолжение табл. 3.3

Физические свойства грунтов, лежащих в основании, исследуют с точки зрения их способности нести нагрузку дома через его фундамент.

Физические свойства грунта меняются в зависимости от внешней среды. На них влияет: влажность, температура, плотность, неоднородность и многое другое, поэтому для оценки технической пригодности грунтов будем исследовать их свойства, которые неизменны и которые могут меняются при изменении внешней среды:

• связанность (сцепление) между частицами грунта;
• размер, форма частиц и их физические свойства;
• однородность состава, наличие примесей и их воздействие на грунт;
• коэффициент трения одной части грунта о другую (сдвиг пластов грунта);
• водопроницаемость (водопоглощение) и изменение несущей способности при изменении влажности грунта;
• водоудерживающая способность грунта;
• размываемость и растворимость в воде;
• пластичность, сжимаемость, разрыхляемость и т. д.

Грунты: типы и свойства

Классы грунтов

Грунты разделяют на три класса: скальные, дисперсионные и мерзлые (ГОСТ 25100-2011).

• Скальные грунты - магматические, метаморфические, осадочные, вулканогенно-осадочные, элювиальные и техногенные породы обладающие жесткими кристаллизационными и цементационными структурными связями.
• Дисперсионные грунты - осадочные, вулканогенно-осадочные, элювиальные и техногенные породы с водноколлоидными и механическими структурными связями. Эти грунты делятся на связные и несвязные (сыпучие). Класс дисперсионных грунтов подразделяют на группы:
  • минеральные - крупнообломочные, мелкообломочные, пылеватые, глинистые грунты;
  • органоминеральные - заторфованные пески, илы, сапропели, заторфованные глины;
  • органические - торфы, сапропели.
• Мерзлые грунты - это те же скальные и дисперсионные грунты, дополнительно обладающие криогенными (ледяными) связями. Грунты в которых присутствуют только криогенные связи называются ледяными.

По строению и составу грунты разделяют на:

• скальные;
• крупнообломочные;
• песчаные;
• глинистые (в том числе лессовидные суглинки).

В основном встречаются разновидности песчаных и глинистых разновидностей, которые весьма разнообразны как по крупности частиц, так и по физико-механическим свойствам.

По степени залегания грунты делятся на:

• верхние слои;
• средней глубины залегания;
• глубокого залегания.

В зависимости от типа грунта основание может быть расположено в разных слоях грунта.

Верхние слои грунта подвергаются атмосферному воздействию (намокание и высыхание, выветривание, замерзание и оттаивание). Такое воздействие изменяет состояние грунта, его физические свойства и уменьшает противодействие нагрузкам. Исключением являются только скальные грунты и конгломераты.

Поэтому основание дома необходимо располагать на глубине с достаточными несущими характеристиками грунта.

Классификация грунтов по размеру частиц определена ГОСТом 12536

* Названия крупных обломков с обкатанными гранями.

Измеряемые характеристики грунтов

Для вычисления несущих характеристик грунта нам нужны измеряемые характеристики грунта. Вот некоторые из них.

Удельный вес грунта

Удельным весом грунта γ называется вес единицы объема грунта, измеряется в кН/м³.

Удельный вес грунта вычисляется через его плотность:

ρ ‑ плотность грунта, т/м³;
g ‑ ускорение свободного падения, принимаемое равным 9,81 м/с².

Плотность сухого (скелета) грунта

Плотность сухого (скелета) грунта ρ d ‑ природная плотность за вычитанием массы воды в порах, г/см³ или т/м³.

Устанавливается расчетом:

где ρ s и ρ d - соответственно плотность частиц и плотность сухого (скелета) грунта, г/см³ (т/м³).

Принимаемая плотность частиц ρ s (г/см³) для грунтов

Коэффициент пористости е, для песчаных грунтов разной плотности

Степени влажности грунта

Степень влажности грунта S r - отношение естественной (природной) влажности грунта W к влажности, соответствующей полному заполнению пор водой (без пузырьков воздуха):

где ρ s - плотность частиц грунта (плотность скелета грунта), г/см³ (т/м³);
е - коэффициент пористости грунта;
ρ w - плотность воды, принимаемая равной 1 г/см³ (т/м³);
W - природная влажность грунта, выраженная в долях единицы.

Грунты по степени влажности

Пластичность грунта

Пластичность грунта - его способность деформироваться под действием внешнего давления без разрыва сплошности массы и сохранять приданную форму после прекращения деформирующего усилия.

Для установления способности грунта принимать пластичное состояние определяют влажность, характеризующую границы пластичного состояния грунта текучести и раскатывания.

Граница текучести W L характеризует влажность, при которой грунт из пластичного состояния переходит в полужидкое - текучее. При этой влажности связь между частицами нарушается благодаря наличию свободной воды, вследствие чего частицы грунта легко смещаются и разъединяются. В результате этого сцепление между частицами становится незначительным и грунт теряет свою устойчивость.

Граница раскатывания W P соответствует влажности, при которой грунт находится на границе перехода из твердого состояния в пластичное. При дальнейшем увеличении влажности (W > W P) грунт становится пластичным и начинает терять свою устойчивость под нагрузкой. Границу текучести и границу раскатывания называют также верхним и нижним пределами пластичности.

Определив влажность на границе текучести и границе раскатывания, вычисляют число пластичности грунта I Р. Число пластичности представляет собой интервал влажности, в пределах которого грунт находится в пластичном состоянии, и определяется как разность между границей текучести и границей раскатывания грунта:

I Р = W L - W P

Чем больше число пластичности, тем более пластичен грунт. Минеральный и зерновой составы грунта, форма частиц и содержание глинистых минералов существенно влияют на границы пластичности и число пластичности.

Деление грунтов по числу пластичности и процентному содержанию песчаных частиц приведено в таблице.

Текучесть глинистых грунтов

Показать текучести I L выражается в долях единицы и используется для оценки состояния (консистенции) пылевато-глинистых грунтов.

Определяется расчетом из формулы:

где W - природная (естественная) влажность грунта;
W p - влажность на границе пластичности, в долях единицы;
I p - число пластичности.

Показатель текучести для грунтов разной плотности

Скальные грунты

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

Они хорошо держат нагрузку на сжатие даже в водонасыщенном состоянии и при отрицательных температурах, а также не растворимы и не размягчаются в воде.

Являются хорошим основанием для фундаментов. Единственная сложность - это разработка скального грунта. Фундамент можно возводить непосредственно на поверхности такого грунта, без какого-либо вскрытия или заглубления.

Крупнообломочные грунты

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)
• 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 в крупнообломочных грунтах песчаного заполнителя более 40% или глинистого заполнителя более 30% от общей массы воздушно-сухого грунта в наименовании крупнообломочного грунта добавляют наименование вида заполнителя, и указывают характеристики его состояния. Вид заполнителя устанавливают после удаления из крупнообломочного грунта частиц крупнее 2 мм. Если обломочный материал представлен ракушкой в количестве ≥ 50%, грунт называют ракушечным, если от 30 до 50% - к наименованию грунта прибавляют с ракушкой.

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

Конгломераты

Конгломераты - крупнообломочные породы, группа скалистых разрушенных, состоящих из отдельных камней разной фракции, содержащие более 50% обломков кристаллических или осадочных пород, не связанных между собой или же сцементированных посторонними примесями.

Как правило, несущая способность таких грунтов достаточно высокая и способна выдержать вес дома в несколько этажей.

Хрящеватые грунты

Хрящеватые грунты - это смесь глины, песка, обломков камней, щебня и гравия. Они плохо размываются водой, не подвержены вспучиванию и вполне надежны.

Они не сжимаются и не размываются. В этом случае рекомендуется закладка фундамента с заглублением, как минимум, в 0,5 метра.

Дисперсионные грунты

Минеральный дисперсионный грунт состоит из геологических элементов различного происхождения и определяется по физико-химическим свойствам и геометрическим размерам частиц его составляющим.

Песчаные грунты

Песчаные грунты - продукт разрушения горных пород, представляют собой сыпучую смесь зерен кварца и других минералов, образовавшихся в результате выветривания горных пород с размерами частиц от 0,1 до 2 мм, содержащие глины не более 3%.

Песчанные грунты по крупности частиц могут быть:

• гравелистые (25% частиц крупнее 2 мм);
• крупные (50% частиц по весу крупнее 0,5 мм);
• средней крупности (50% частиц по весу крупнее 0,25 мм);
• мелкие (размеры частиц - 0,1-0,25 мм)
• пылеватые (размеры частиц 0,005-0,05 мм). Они близки по своим проявлениям к глинистым грунтам.

По плотности подразделяются на:

• плотные;
• средней плотности;
• рыхлые.

Чем выше плотность, тем прочнее грунт.

Физические свойства:

• высокая сыпучесть, поскольку сцепления между отдельными зернами нет.
• легко разрабатываются;
• хорошая водопроницаемость, хорошо пропускают воду;
• не меняются в объеме при разном уровне водопоглощении;
• промерзают незначительно, не пучинистые;
• при нагрузках имеют свойство сильно уплотняться и проседать, но в довольно сжатые сроки;
• не пластичны;
• легко утрамбовываются.

Сухой чистый (в особенности крупный) кварцевый песок может выдержать большие нагрузки. Чем крупнее и чище пески, тем большую нагрузку может выдержать слой основания из него. Гравелистые, крупные и средней крупности пески значительно уплотняются под нагрузкой, незначительно промерзают.

Если пески залегают равномерно с достаточной плотностью и мощностью слоя, то такой грунт являются хорошей основой для фундамента и чем крупнее песок, тем большую нагрузку он может воспринимать. Рекомендуется закладка фундамента на глубине от 40 до 70 см.

Мелкий песок, разжиженный водой, особенно с примесями глины и ила, в качестве основания ненадежен. Пылеватые пески (размер частиц от 0,005 до 0,05 мм) слабо держат нагрузку, как основание требуют укрепление.

Супеси

Супеси - грунты, в которых глинистые частицы размером менее 0,005 мм содержатся в пределах от 5 до 10%.

Плывуны - это супеси по свойствам близки к пылеватым пескам, содержащие большое количество пылеватых и очень мелких глинистых частиц. При достаточном водопоглощении пылеватые частицы начинаю играть роль смазки между крупными частицами и некоторые разновидности супесей становятся настолько подвижными, что текут, как жидкость.

Различают плывуны истинные и псевдоплывуны.

Истинные 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.

Плывуны практически непригодны для использования в качестве оснований фундаментов.

Глинистые грунты

Глины - горные породы, состоящие из чрезвычайно мелких частиц (менее 0,005, мм), с небольшой примесью мелких песчаных частиц. Глинистые грунты образовались в результате физико-химических процессов, происходивших при разрушении горных пород. Характерным свойством их является сцепление мельчайших частиц грунта между собой.

Физические свойства:

• низкие водопропускные свойства, поэтому всегда содержат воду (от 3 до 60%, обычно 12-20%).
• увеличиваются в объеме при намокании и уменьшаются при высыхании;
• в зависимости от влажности обладают значительной связанностью частиц;
• сжимаемость глины высокая, уплотнение под нагрузкой низкое.
• пластичны только в пределах определенной влажности; при меньшей влажности они становятся полутвердыми или твердыми, при большей - из пластичного состояния переходят в текучее;
• размываются водой;
• пучинистость.

По поглощенной воде глины и суглинки подразделяют на:

• твердые,
• полутвердые,
• тугопластичные,
• мягкопластичные,
• текучепластичные,
• текучие.

Осадка зданий на глинистых грунтах, продолжается более длительное время, чем на песчаной почве. Глинистые грунты с песчаными прослойками легко разжижаются и поэтому обладают небольшой несущей способностью.

Сухие, плотно слежавшиеся глинистые грунты с большой мощностью слоя выдерживают значительные нагрузки от сооружений, если под ними находятся устойчивые подстилающие слои.

Глина, слежавшаяся в течение многих лет, считается хорошим основанием для фундамента дома.

Но такое такая глина встречается редко, т.к. в природном состоянии практически никогда не бывает сухой. Капиллярный эффект, присутствующий в грунтах с мелкой структурой, приводит к тому, что глина практически всегда находится во влажном состоянии. Так же влага может проникать через песчаные примеси в глине, поэтому влагопоглощение у глины происходит неравномерно.

Неоднородность влажности при замерзании грунта приводит к неравномерной пучинистости при отрицательных температурах, что может привести к деформации фундамента.

Пучинистыми могут быть все виды глинистых грунтов, а также пылеватые и мелкие пески.

Глинистые грунты - самые непредсказуемые для строительства.

Они могут размываться, разбухать, сжиматься, при замерзании вспучиваться. Фундаменты на таких грунтах строят ниже отметки промерзания.

При наличии лессовых и илистых грунтов необходимо принять меры к укреплению основания.

Макропористые глины

Глинистые грунты, обладающие в природном сложении видимыми невооруженным глазом порами, значительно превышающими скелет грунта, называют макропористыми. К макропористым грунтам относят лёссовые (более 50 % пылевидных частиц), наиболее распространенные на юге РФ и Дальнем Востоке. При наличии влаги лёссовидные грунты теряют устойчивость и размокают.

Суглинки

Суглинки - грунты, в которых глинистые частицы размером менее 0,005 мм содержатся в пределах от 10 до 30%.

По своим свойствам они занимают промежуточное положение между глиной и песком. В зависимости от процентного содержания глины суглинки могут быть легкими, средними и тяжелыми.

Такой грунт как лёсс относится к группе суглинков, содержит значительное количество пылеватых частиц (0,005 - 0,05 мм) и водорастворимые известняки и др., очень пористый и при намокании сжимается. При замерзании вспучивается.

В сухом состоянии такие грунты обладают значительной прочностью, но при увлажнении их грунт размягчается и резко уплотняется. В результате происходят значительные осадки, сильные перекосы и даже разрушения возведенных на нем сооружений, в особенности из кирпича.

Таким образом, для того чтобы лессовидные грунты служили надежным основанием для сооружений, нужно полностью устранить возможность их замачивания. Для этого необходимо тщательно изучить режим грунтовых вод и горизонты их высшего и низшего стояния.

Ил (илистые грунты)

Ил - образовавшиеся в начальной стадии своего формирования в виде структурных осадков в воде, при наличии микробиологических процессов. Большей частью такие грунты располагаются в местах торфоразработок, болотистых и заболоченных местах.

Ил - илистые грунты, водонасыщенный современный осадок преимущественно морских акваторий, содержащий органическое вещество в виде растительных остатков и гумуса, содержание частиц меньше 0,01 мм составляет 30-50% по массе.

Свойства илистых грунтов:

• Cильная деформируемость и высокая сжимаемость и как следствие - ничтожное сопроивление к нагрузкам и непригодность их использования в качестве естественного основания.
• Значительное влияние структурных связей на механические свойства.
• Незначительное сопротивление сил трения, что затрудняет применение в них свайных фундаментов;
• Органические (гуминовые) кислоты в иле, действуют разрушающе на бетон сооружений и фундамента.

Самым существенным явлением, возникающим в илистых грунтах под действием внешней нагрузки, как указывалось выше, является разрушение их структурных связей. Структурные связи в илах начинают разрушаться при относительно незначительных нагрузках, однако лишь при некоторой, вполне определенной для данного илистого грунта величине внешнего давления происходит лавинное (массовое) нарушение структурных связей, причем прочность илистого грунта резко снижается. Эта величина внешнего давления носит название "структурной прочности грунта". Если давление на илистый грунт меньше структурной прочности, то свойства его близки к свойствам твердого тела малой прочности, причем, как показывают соответствующие опыты, ни сжимаемость ила, ни его сопротивление сдвигу практически не зависят от природной влажности. При этом угол внутреннего трения илистого грунта мал, а сцепление имеет вполне определенную величину.

Последовательность возведения фундаментов на илистых грунтах:

• Производится "выемка" этих грунтов, и замещают послойно песчаным грунтом;
• Отсыпают каменную/щебеночную подушку, ее мощность определяется расчетом, необходимо, чтобы на поверхность илистого грунта от сооружения и подушки приходилось давление неопасное для илистого грунта;
• После этого возводится сооружение.

Сапропель

Сапропель - пресноводный ил, образовавшийся на дне застойных водоемов из продуктов распада растительных и животных организмов и содержащий более 10% (по массе) органического вещества в виде гумуса и растительных остатков.

Сапропель имеет пористую структуру и, как правило, текучую консистенцию, высокую дисперсность - содержание частиц крупнее 0,25 мм обычно не превышает 5% по массе.

Торф

Торф - органический грунт, образовавшийся в результате естественного отмирания и неполного разложения болотных растений в условиях повышенной влажности при недостатке кислорода и содержащий 50% (по массе) и более органических веществ.

В их состав входит большое количество растительных осадков. По количеству их содержания различают:

• слабозаторфованные грунты (относительное содержание растительных осадков - менее 0,25);
• среднезаторфованные (от 0,25 до 0,4);
• сильнозаторфованные (от 0,4 до 0,6) и торфы (свыше 0,6).

Торфяники обычно сильно увлажнены, отличаются сильной неравномерной сжимаемостью и практически непригодны как основание. Чаще всего их заменяют на более пригодные основания, например, песчаные.

Заторфованный грунт

Грунт заторфованный - песок и глинистый грунт, содержащий от 10 до 50% (по массе) торфа.

Влажность грунта

Из-за капиллярного эффекта грунты с мелкой структурой (глина, пылеватые пески) находятся во влажном состоянии даже при низком уровне грунтовых вод.

Поднятие воды может достигать:

• в суглинках 4 - 5 м;
• в супесях 1 - 1,5 м;
• в пылеватых песках 0,5 - 1 м.

Условия для слабопучинистого грунта

Относительно безопасные условия, чтобы грунт считался слабопучинистым, когда подземная вода расположена ниже расчетной глубины промерзания:

• в пылеватых песках на 0,5 м;
• в супесях на 1 м;
• в суглинках на 1,5 м;
• в глинах на 2 м.

Условия для среднепучинистого грунта

Грунт можно отнести к категории среднепучинистой, когда подземная вода расположена ниже расчетной глубины промерзания:

• в супесях на 0,5 м;
• в суглинках на 1 м;
• в глинах на 1,5 м.

Условия для сильнопучинистого грунта

Грунт будет сильнопучинистый, если уровень грунтовых вод будет выше, чем для среднепучинистых грунтов.

Определение типа грунта на глаз

Даже далекий от геологии человек, сможет отличить глину от песка. Но определить на глаз долю глины и песка в грунте уже не каждый сможет. Какой грунт перед вами суглинок или супесь? И каков процент чистой глины и ила в таком грунте?

Для начала обследуйте соседние жилые участки. Опыт создания фундамента соседей может дать полезную информацию. Покосившиеся заборы, деформации фундаментов при неглубоком их заложении и трещины в стенах таких домов говорят о пучинистых грунтах.

Потом нужно взять пробу грунта со своего участка, желательно ближе к месту будущего дома. Некоторые советуют сделать ямку, но узкую ямку глубокой не выроешь, да и что с ней потом делать?

Я предлагаю простой и очевидный вариант. Начните своё строительство с выкапывания ямы под септик.

У вас получится колодец с достаточной глубиной (не менее 3 метров, можно больше) и шириной (не менее 1 метра), который дает кучу преимуществ:

• простор для взятия проб грунта с разной глубины;
• визуальный осмотр сечения грунта;
• возможность проверки грунта на прочность не вынимая грунт, в том числе и боковых стенок;
• яму вам обратно закапывать не нужно.

Только установите в колодец в ближайшее время бетонные кольца, чтобы колодец не осыпался от дождей.

Определение грунта по внешнему виду

Состояние сухой породы

Состояние влажной породы

Метод осветления воды

Метод определения типа грунта по скорости осветления воды за 1 минуту в пробирке (или стакане), в которую помещают щепотку почвы.

Тип фундамента от грунта

• Торф - свайный фундамент.
• Пылевые пески, тягучие глины - заглубленный фундамент с гидроизоляцией.
• Мелкие и средние пески, твердые глины - фундамент неглубокого заложения.
• Во влажных грунтах (глина, суглинок, супесь или пылеватый песок) глубина заложения фундамента - больше расчетной глубины промерзания.

Всякий грунт состоит из отдельных частиц, и чем меньше между собой связаны эти элементы, тем легче разрабатывается грунт.

Приближенно можно разделить все грунты на следующие 5 групп по степени их связанности:

Характеристика важнейших грунтов

I. Рыхлые, сыпучие грунты

— получились от разрушения ветром и водой скалистых грунтов.

К сыпучим грунтам относятся:

— Песок. Частицы песка не связаны между собой. Чистый, сухой песок растекается, если его сыпать кучей.

Пески в зависимости от своего происхождения бывают горные, овражные, речные или морские. Горные и овражные пески состоят из отдельных неровных песчинок с острыми краями. Речной и морской пески имеют округленные гладкие песчинки.

По крупности отдельных зерен различают:

— мелкий песок – преобладают зерна величиной до 0,5 мм;

— средний песок – преобладают зерна от 0,5 до 1 мм;

— крупный песок – преобладают зерна от 1 до 3 мм;

Гравий – это смесь окатанных камешков размерами в поперечнике от 3 до 40 мм, не связанных между собой.

Крупный гравий, состоящий из камешков от 40 до 120 мм в поперечнике, называется галькой .

К рыхлым и сыпучим грунтам относится также супесок , состоящий из песка с примесью глины в количестве 3-10 % от общего объема.

II. Растительные грунты

К растительным грунтам относятся все поверхностные грунты с наличием в них остатков сгнивших растений (перегноя), например чернозем и торф. Растительные грунты легко разрыхляются и размываются водой, легко впитывают в себя воду и при насыщении водой расплываются, обращаясь в грязь.

III. Плотные и вязкие грунты.

К плотным, вязким грунтам относятся глины и суглинки. Глина – это грунт, состоящий из очень мелких частиц, плотно связанных между собой.

Глина по степени плотности разделяется на тяжелую (плотную) и легкую глины.

Основное свойство глины состоит в том, что при насыщении водой она сильно разбухает и значительно увеличивается в объеме. Наряду с этим глина является почти водонепроницаемым грунтом, так как вода через глину почти не проходит.

При высыхании и под давлением глина сжимается (дает осадку). По мере уменьшения влажности в глине увеличивается сцепление частиц между собой, и она постепенно превращается в твердую массу, с трудом поддающуюся разработке инструментом.

Глины с примесью песка называются суглинками . Различаются легкие суглинки – грунт, содержащий 10-20% глины, и тяжелые суглинки, содержащие 20-30% глины.

IV. Твердые, скальные грунты

Грунты твердые, скальные могут быть различного характера. Обычно различают:

• мягкую и слоистую скалу, разрабатываемую киркой, ломом, клиньями;
• твердую (плотную) скалу, разрабатываемую только с помощью взрывчатых веществ.

V. Разжиженные грунты

К разжиженным грунтам относится так называемый плывун . Плывун – это песчано-глинистый или пылевато-песчаный грунт, состоящий из очень мелких частиц и обычно сильно насыщенный водой. Плывун растекается и в откосе не держится.

Классификация грунтов

Принято разделять грунты по степени трудности их разработки на 7 категорий, указанных в таблице снизу:

Степень трудности разработки показывает, что если в грунте I категории на разработку 1 куб. м грунта затрачивается время, равное единице, то в грунте, например, IV категории для разработки 1 куб. м грунта потребуется времени в 2 раза больше.

Зимой из-за промерзания грунтов трудность разработки большинства грунтов сильно возрастает. Происходит это оттого, что вода, находившаяся в грунте, при замерзании сильно связывает его частицы. Для работы зимой существует особая классификация грунтов, приводимая в таблице снизу.

Трудность разработки скальных грунтов от времени года не зависит, а плывун зимой обычно даже легче разрабатывать, чем летом.

Глубина промерзания зависит от ряда условий. Чем меньше снега, чем длиннее зима, чем больше мороз, тем глубже промерзает грунт.

Чем глубже промерзает грунт, тем труднее его разрабатывать.

Даем наибольшую величину промерзания грунтов для некоторых местностей России и Украины:

• Москва — 1,6 м
• Челябинск — 2,4 м
• Одесса — 0,8 м
• Киев — 1,0

Данные максимально приближены к реальным. Источником служат технические материалы техникумов утвержденных ГУУЗ.

Основные свойства грунтов

Основные свойства грунтов: объемный вес, способность грунта держать откос и разрыхляемость.

Объемным весом называется 1 кубический метро грунта в плотном теле и в состоянии естественной влажности, т.е. в том состоятнии, в каком грунт находится в земле. Объемный вес важнейших грунтов указан в первой таблице данной статьи.

Если взять сухой грунт и свободно насыпать его кучей на горизонтальную поверхность, то частицы его образуют некоторые откосы. В этом случае говорят, что грунт имеет естественный откос. Угол, под которым располагается такой откос по отношению к горизонтальной поверхности, называется углом естественного откоса и измеряется в градусах.

Величины этих углов зависят от степени влажности грунта. Чем прочнее связь между отдельными частицами грунта, тем более крутой откоса может держать грунт. Некоторые грунты могут держать вертикальный откос (скала, сухой суглинок и др.), другие же осыпаются, образуя пологий откос (песок, гравий, супесок).

В таблице снизу даны значения величины углов естественного откоса для различных грунтов:

Грунт, вынутый из земли, разрыхляется, т.е. объем его увеличивается, потому что в разрыхленном грунте образуется больше пустот, чем было раньше, когда он находился в плотном состоянии (в плотном теле).

Различаю первоначальное и остаточное разрыхление грунта. Если грунт только что выброшен из выемки, он имеет первоначальное разрыхление.

С течением времени этот выброшенный грунт уплотняется, однако он никогда не достигает плотности, какая была у него до разработки. Небольшое увеличение его объема (коэффициент разрыхления) все же останется. Это разрыхление, остающееся после окончательного уплотнения грунта, называется остаточным разрыхлением.

И первоначальное и остаточное разрыхление измеряется в процентах увеличения объема грунта по отношению к объему его в плотном теле (до разработки).

В таблице снизу приведены значения процента первоначального и остаточного разрыхления для различных грунтов.

Первоначальное и остаточное разрыхление грунтов

Например. Необходимо вычислить, насколько увеличился объем 100 куб. м глины при ее разрыхлении. По таблице находим, что процент первоначального увеличения объема будет от 24 до 30. Примем его в среднем равным 27%. Процент остаточного разрыхления равен примерно 4-7, или в среднем 6%. Тогда первоначальный объем выброшенной из котлована глины будет равен: 100+100*27/100 = 127 кубических метров Остаточный объем после окончательного уплотнения насыпанного грунта будет: 100+100*6/100= 106 кубических метров грунта.

Целью инженерно-геологических работ при строительстве является определение особенностей и свойств используемых грунтов под основание будущего здания или сооружения. Для упрощения данных работ составлена строительная классификация грунтов . Каковы основные виды грунтов и их строительные свойства?

Строительная классификация грунтов и виды грунтов

Грунты разнообразны по своему составу, структуре и характеру залегания. Строительная классификация грунтов и виды грунтов определяются согласно СНиП II-15-74 ч.2.

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

1. Скальные грунты

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.

2. Нескальные грунты

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

2.1. Крупнообломочные грунты

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.

2.2. Песчаные грунты

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.

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

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

2.3. Пылевато-глинистые грунты

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 просадкой . Набухающие грунты увеличиваются в объеме при увлажнении и уменьшаются в объеме при высыхании.

2.3.1. Глинистые грунты

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.

2.3.2. Лёссовые и лёссовидные грунты

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.

2.3.3. Плывуны

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 псевдоплывуны . Истинные 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.

2.4. Биогенные грунты

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.

2.5. Почвы

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.

2.6. Насыпные грунты

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.

Вы смотрели: Строительная классификация грунтов. Виды грунтов.