Способность грунта влиять на инородные материалы

Добавил пользователь Дмитрий К.
Обновлено: 19.09.2024

Свойства грунтов – это их особенности, связанные с геологическим происхождением, составом, физическими и механическими ха р актеристиками. У строительных и плодородных грунтов классификация свойств сильно различается – в зависимости от особенностей их использования.

На этой странице мы расскажем про основные характеристики грунтов, приведем таблицы и сравнительные данные. Наша классификация основана на ГОСТах и СНиПах, но подана простым и понятным языком.

Далее речь пойдет о:

Физико-механических и химических свойствах
Строительных свойствах
Плодородных свойствах

Физико-механические и химические свойства грунтов

Свойства грунтов зависят от состава их твердой, жидкой и газообразной фазы, взаимодействия разных компонентов между собой. Характеристики этих материалов описаны в ГОСТах и нормативных документах. На их основе составлена классификация грунтов, принципы их использования.

Физические свойства

Физические свойства грунтов проявляются в природной среде – то есть, когда на них не оказывается внешнего воздействия. Эти параметры характеризуют физическое состояние и взаимодействие компонентов материала.

Группа физических характеристик включает:

Влажность – содержание воды в грунте в условиях природного залегания.
Влагоемкость – количество жидкости, которые может впитать грунт.
Водопроницаемость – скорость , с которой грунт пропускает сквозь себя влагу (в условиях нормального атмосферного давления).
Гранулометрический состав – содержание в грунте частиц разных размеров и структура материала.
Плотность – соотношение массы и объема.
Пористость – объем свободного (или заполненного водой) пространства между зернами грунта.
Выветрелость – степень разрушения грунта под воздействием солнца, ветра, осадков, химических и биологических факторов.
Пластичность – способность грунта менять форму при увлажнении, сохраняя связи между частицами.

Подробнее об этих характеристиках читайте в статье Физические свойства грунта

Механические свойства

Механические свойства показывают, как грунт реагирует на внешние нагрузки. Они играют важную роль в планировании строительства и во многом зависят от физических характеристик.

К механическим свойствам относятся:

Сжимаемость – способность грунта уменьшать собственный объем под внешней нагрузкой.
Просадочность – уплотнение грунта под воздействием увлажнения или давления на верхние слои.
Набухание – Увеличение объема грунта при увлажнении.
Морозное пучение – увеличение объема грунта при замерзании.
Прочность – способность грунта сопротивляться внешнему воздействию без разрушения структуры.
Упругость , или модуль упругости – степень деформации грунта под воздействием вертикальных нагрузок.
Угол внутреннего трения – сопротивление грунта вертикальному срезу.
Сцепление – степень взаимодействия частиц грунта между собой.
Сопротивление грунтов сдвигу – способность грунта выдерживать горизонтальную нагрузку без нарушения структуры.
Угол естественного откоса – угол между горизонтальной площадкой и конусом, который образовался при свободной засыпке грунта.
Граница текучести и раската – влажность грунта при потере пластичности.
Липкость – способность грунта в увлажненном состоянии прилипать к поверхностям.

Подробнее об этих характеристиках читайте в статье Механические свойства грунта

Химические свойства

Грунт – это система, состоящая из множества органических и неорганических соединений. Они взаимодействуют между собой и внешней средой, изменяя характеристики материала.

К химическим свойствам относятся:

Кислотность – это уровень рН грунта. Кислотность – один из важнейших факторов плодородия почвы.
Растворимость – свойство грунтов растворяться в различных жидкостях.
Коррозийные свойства – способность грунта разр у шать металлы.
Засоленность – наличие в грунте растворимых солей натрия, магния и кальция.

Физико-механические и химические свойства грунтов – это сложная тема. На практике, особенно в частном строительстве или садоводстве, далеко не все они имеют значение. В данной статье мы лишь перечислили и кратко описали данные характеристики.

Более подробную информацию по этой теме вы найдете в следующих статьях:

Далее мы расскажем о том, на какие свойства нужно обратить внимание при выборе грунта для разных работ.

Основные свойства грунтов в строительстве

Большинство грунтов используются в строительстве – начиная от простых земляных работ и до выполнения сложных задач (например, устройства фундамента или изготовления бетона).

Ниже мы привели таблицу, в которой указаны наиболее важные свойства грунтов, в зависимости от их назначения.

Укрепление грунта	Выравнивание участков	Устройство оснований	Засыпка ям, траншей, котлованов	Засыпка пазух фундамента	Устройство гидроизоляции	Устройство и ремонт временных и грунтовых дорог	Обустройство обочин и насыпей	Изготовление бетона
Физические характеристики	Влажность	+
	Водопроницаемость	+	+	+	+	+	+
	Гранулометрический состав	+	+	+	+	+
	Выветрелость	+
	Пластичность
Механические характеристики	Сжимаемость	+
	Просадочность	+	+	+
	Набухание	+	+
	Морозное пучение	+	+	+
	Прочность	+	+	+	+
	Угол внутреннего трения	+
	Сцепление	+
	Сопротивление грунтов сдвигу	+
	Угол естественного откоса	+
	Липкость	+	+
Химические характеристики	Растворимость	+	+
Химические характеристики	Коррозийные свойства	+

Подробнее о том , какие характеристики важны при выборе грунтов для тех или иных работ, вы можете узнать на странице Строительные свойства грунтов.

О том, как используются грунты в строительстве, читайте в рубрике Строительный грунт.

Основные свойства грунта для садово-огородных работ

В данном случае главными являются плодородные характеристики, а также безопасность грунтов. Далеко не любой материал может быть использован в садовых работах.

Чаще всего внимание обращают на следующие характеристики:

Кислотность
Пористость
Гранулометрический состав
Влажность
Засоленность
Экологическая безопасность

Подробнее об этом вы можете прочитать на странице Плодородные свойства грунтов.

Итак, характеристики грунтов разделяются на три группы – физические, механические и химические. Первая группа позволяет выяснить , как ведет себя грунт в естественных условиях. Вторая группа характеризует состояние грунта под воздействием различных нагрузок. Ну и третья группа говорит о том, что происходит с грунтом, когда он вступает в химические реакции с другими материалами.

Описание

Состоит из кристаллитов одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи кристаллизационного типа.

Состоит из одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи цементационного типа.

Состоит из отдельных минеральных частиц (зерен) разного размера, слабосвязанных друг с другом; образуется в результате выветривания скальных грунтов с последующей транспортировкой продуктов выветривания водным или эоловым путем и их отложения. Поверхностный плодородный слой дисперсного грунта, образованный под влиянием биогенного и атмосферного факторов, называется почвой.

Связный пластичный минеральный грунт

Несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером меньше 2 мм составляет более 50 %

Несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером крупнее 2 мм составляет более 50 %.

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 текучую консистенцию. Содержание частиц крупнее 0,25 мм обычно не превышает 5 % по массе.

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.

Песок и глинистый грунт, содержащий в своем составе в сухой навеске от 10 до 50% (по массе) торфа.

Размеры частиц основных компонентов дисперсионного грунта: песка, ила и глины сильно отличаются по размеру и текстуре. Чем больше размер частиц грунта, и чем грубее их поверхность, тем больше несущая способность грунтов. Подвижность частиц грунта за счет их малого размера и слабых сил трения (сцепления) снижают несущую способность грунта (сопротивление основания). Подвижность частиц зависит от твердости грунта, его насыщенностью водой, наличия и вида связующего - заполнителя. Наименования частиц грунта в зависимости от их крупности принимаются по следующей таблице:

Разновидность грунтов

Размер зерен, частиц, мм

Содержание зерен, частиц,
% по массе

Свойства грунта - это особенности грунта, обусловленные его составом, взаимоотношением и взаимодействием слагающих грунт компонентов (твердых, жидких и газообразных). Различают физические, механические, магнитные, электрические, водные и др. свойства. Здесь мы остановимся на физических и механических свойствах, поскольку на их основании производятся расчеты фундаментов, подпорных стенок и других элементов сооружений, взаимодействующих с геологической средой. Кроме того, свойства являются исходными данными (не единственными, но очень важными) для изучения и прогнозирования развития экзогенных геологических процессов.

Физические свойства грунтов

Физические свойства грунтов - особенности грунтов, определяющие их поведение в естественных условиях и при взаимодействии с продуктами инженерной и хозяйственной деятельности человека. Ниже приведены основные физические свойства грунтов.

1. Гранулометрический состав (для дисперсных грунтов) - количественное содержание в грунте первичных частиц по фракциям (размерам зерен), выраженное в процентах от общей массы грунта.

2. Плотность . При этом различают плотность грунта и плотность скелета грунта (т.е. частиц грунта).

3. Пористость и коэффициент пористости. Пористость характеризует объем пор в единице объема грунта, а коэффициент пористости - отношение объема пор к объему твердой компоненты.

4. Влажность . Различают естественную влажность - т.е. влажность образца на момент его отбора из горной выработки (причем она может быть весовой, т.е. отношение массы воды к массе скелета грунта, или объемной, т.е. отношение объема воды в грунте к объему всего грунта); степень влажности (коэффициент водонасыщения) - относительную долю заполнения пор водой в данном грунте; гигроскопическую влажность - отношение массы воды, удаляемой из образца воздушно-сухого грунта, высушенного при температуре 105 градусов до постоянной массы, к массе высушенного грунта.

5. Пределы пластичности (только для глинистых грунтов). Пластичность - это способность грунта деформироваться без разрыва сплошности под воздействием внешних сил и сохранять полученную форму после прекращения воздействия. Влажность, при которой грунт переходит из пластичного состояния в текучее называется верхним пределом пластичности . Влажность, при которой грунт переходит из пластичного состояния в твердое - влажность нижнего предела пластичности . Разность между значениями влажности для верхнего и нижнего пределов называется числом пластичности . Показатель консистенции - отношение разности весовой влажности и влажности нижнего предела к числу пластичности.

6. Набухаемость грунтов (только для глинистых) - способность грунтов увеличивать свой объем при замачивании. при этом развивается давление набухания.

7. Усадочность (для глинистых и органогенных грунтов) - способность грунтов уменьшать свой объем при обезвоживании.

8. Размокаемость - способность грунтов при замачивании в спокойной воде терять свою связность и превращаться в рыхлую массу.

9. Размягчаемость - способность скальных грунтов снижать свою прочность при взаимодействии с водой.

Механические свойства грунтов

Механические свойства грунтов - это те свойства, которые проявляются при приложении к грунтам нагрузок. Основные свойства:

1. Сжимаемость дисперсных грунтов - способность уменьшаться в объеме под действием внешнего давления. Компрессионная сжимаемость (компрессия) - способность грунта сжиматься под постоянной, ступенчато возрастающей нагрузкой.

2. Просадочность - способность лессовых и других пылеватых грунтов к уменьшению объема при дополнительном увлажнении. Различают просадки при природном давлении (от веса вышележащего грунта) и дополнительном (от веса сооружения).

3. Прочность - способность грунта сопротивляться разрушению под влиянием механических напряжений. Параметры прочности соответствуют критическим напряжениям, т.е. тем, при которых происходит разрушение грунта.

4. Модуль упругости (Е) - отношение напряжения, при котором начинается разрушение, к разности относительной деформации конца и начала разгрузки.

5. Модуль общей деформации (Е_о) - отношение разности конечного и начального напряжений к разности конечной и начальной относительной продольной деформации.

6. Угол внутреннего трения - параметр линейной зависимости сопротивления сдвигу от вертикальной нагрузки. Для песчаных грунтов равен углу предельного откоса.

7. Сцепление - характеристика структурных связей грунта.

В.В. Дмитриев, Л.А. Ярг. Методы и качество лабораторного изучения грунтов: учебное пособие. - М.: КДУ, 2008. - 542 с.

Е.М. Пашкин, А.А. Каган, Н.Ф. Кривоногова. Терминологический словарь-справочник по инженерной геологии. - М.: КДУ, 2011. - 952 с.

Говорим на языке специалистов

Разрушение дома из-за иного грунта

Когда столбик термометра за окном опускается ниже нулевой отметки, грунт может пучиниться и подниматься. Это связано с тем, что влага при минусовых температурах превращается в лед, что приводит к разрушению фундамента.

Выяснив несущую способность, можно определить, какую нагрузку способен выдержать грунт без негативных последствий для находящихся на нем построек. Основная единицы измерения – т/м2 или кг/см2. При расчетах действует принцип обратной пропорции: чем хуже он выдерживает нагрузку, тем масштабней должна быть площадь будущего фундамента. Главное же правило гласит, что среднее значения давления под подошвой не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания.

Разновидности грунтов

Существует две основных группы, которые, в свою очередь, также делятся на несколько разновидностей.

Песчаные (осадка происходит быстро):

гравелистые и крупные – имеют высокую несущую способность, не теряют своих свойств даже при достаточно сильном увлажнении;
средней крупности – при обилии влаги несущая способность значительно снижается;
мелкие и пылеватые – характеризуются низкой несущей способностью.

Работа на глинистой почве

Глинистые (осадка происходит медленно):

Скальные (можно не бояться осадки). На самом деле это не совсем грунт, а сплошная горная порода. Он обладает огромным количеством преимуществ, в том числе: не пропускает воду, не сжимается, не пучинится при морозе и не накапливает влагу.

И, наконец, торфяные. Они рыхлые, сжимаются неравномерно, а потому абсолютно не подходят для строительства. Такой грунт необходимо либо снять, либо максимально обжать и уплотнить.

Как определить тип грунта?

Скальные и крупнообломочные типы грунтов определить еще легче благодаря их специфической структуре.

Однако надежней всего воспользоваться услугами профессионалов – геологов, которые с максимальной точностью определят, к какой категории можно отнести грунт, находящийся на том или ином участке.

В центре внимания – сейсмичность

Прочность грунта снижается там, где существует вероятность подземных вибраций. В подобных случаях он приобретает пагубные свойства псевдожидкого состояния, и также неспособен выдержать большие нагрузки. Поэтому, если стройка ведется там, где нередко случаются землетрясения, при расчетах необходимо учитывать еще один показатель – сейсмичность. Он определяется следующим образом: расчетное сопротивление делится на 1,5.

Все дело в водах

Еще один важнейший показатель, характеризующий способность грунта выдерживать большие нагрузки, – уровень залегания подземных вод, или УГВ. Данный показатель свидетельствует, на какой глубине ниже уровня земли находится первый водоносный слой. Чем он выше – тем хуже показатели несущей способности грунта. Кроме того, высокий УГВ – это стопроцентная гарантия того, что без регулярного дренажа и качественной гидроизоляции цокольные этажи и подвалы дома периодически будут затапливаться.

Определить УГВ можно с помощью инженерных изысканий, либо самостоятельно. Первый признак – пышная растительность на участке строительства. Но более надежный способ – пробурить скважину глубиной 2-2,5 метра и в течение суток наблюдать за ее состоянием. Уровень воды, скопившейся за это время, и станет показателем УГВ, который следует брать в расчет при проектировке фундамента.

Закрепляющий эффект

Основные ошибки, которые нельзя допускать

Нередко люди отказываются от проведения испытаний, позволяющих определить состояние грунта. При этом они изначально проектируют фундамент, рассчитанный на наихудшую несущую способность. А зря, это может существенно удорожить строительство, – особенно, если речь идет о двух- или трехэтажных домах из бетона и кирпича.

Результат допущенной ошибки

ФУНДАМЕНТально о грунте

При строительстве важна каждая деталь, и данные о несущей способности грунта – основополагающие величины, которые следует рассматривать при закладке фундамента. Состояние грунта характеризуется его:

плотностью и пористостью
сезонной влажностью;
уровнем подземных вод.

Определить тип грунта и уровень залегания вод, влияющих на его состояние, можно своими силами. Но целесообразней обратиться к специалистам, которые проведут инженерно-геологические изыскания и дадут точную оценку.

При строительстве необходимо также учитывать уровень сейсмичности на данном участке.

Если в силу своей специфики грунт не в состоянии выдерживать большие нагрузки, его можно закрепить. Для этого существует несколько способов, актуальных как в случае частного строительства малоэтажного жилья, так и при возведении многоэтажек.

Читайте также: