→ → Какие бывают разновидности грунтов? Строительная классификация грунтов Классификация грунтов по естественной природе

Какие бывают разновидности грунтов? Строительная классификация грунтов Классификация грунтов по естественной природе

Классификация грунтов

Классификация грунтов - деление грунтов по различным признакам. По природе различают: - несвязные грунты: галька, щебень, гравий, песок; - связные грунты: супесь, суглинок, глина; и - скалу.

Грунты, обладающие только силами сухого трения, называются несвязными. К ним относятся крупнообломочные (гравелисто-галечниковые) и песчаные грунты. Грунты, характеризующиеся наличием сил сцепления между частицами, носят название связных. К таким группам относятся глины и суглинки. Промежуточное положение занимают так называемые малосвязные грунты. Наряду с силами трения они обладают слабо выраженными силами сцепления. К этой группе грунтов относятся супеси. Гранулометрический и химико-минералогический состав грунта, а также количественное соотношение в нем твердой и жидкой фаз обусловливают его физико-механические свойства, которые, в свою очередь, влияют на эффективность разработки и выбор оптимальных технологических параметров применяемых средств механизации.

Несвязные грунты

Несвязные породы - песок, гравий и другие рыхлые породы, у которых отсутствуют связи между частицами.

Таблица 1: Параметры и классификация грунтов

Этот коэффициент представляет собой отношение объема разрыхленного грунта к объему грунта в естественном состоянии и составляет, например, для песчаных-1,08-1,17, суглинистых- 1,14-1,28 и глинистых грунтов 1,24-1,3.

Уложенный в насыпь разрыхленный грунт под влиянием массы вышележащих слоев грунта или механического уплотнения, движения транспорта, смачивания дождем и т. д. уплотняется. Однако грунт все же не занимает того объема, который он занимал до разработки, сохраняя остаточное разрыхление, показателем которого является коэффициент остаточного разрыхления грунта - Ко.р, значение которого для песчаных грунтов находится в пределах 1,01-1,025, суглинистых - 1,015-1,05 и глинистых- 1,04-1,09.

рунт при разработке разрыхляется и увеличивается в объеме. Объем выемки в плотном грунте (в зависимости от грунта) будет меньше объема перевозимого грунта. Это явление, называемое первоначальным разрыхлением грунта, характеризуется коэффициентом первоначального рыхления Кр, который представляет собой отношение объема разрыхленного грунта к объему грунта в естественном состоянии.
Коэффициенты разрыхляемости некоторых горных пород имеют следующие значения.
Песок, супесь. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,1-1,2
Растительный грунт, глина, суглинок, гравий 1,2-1,3
Полускальные породы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,3-1,4
Скальные породы:
средней прочности. . . . . . . . . . . . . . . . . 1,4-1,6
прочные. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,6-1,8
очень прочные. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,8-2,0
Объем работ по выемке котлованов, отрывке траншей, устройству насыпи, обратной засыпки и т.п. подсчитывается в м3 путем обмера грунта в плотном теле . Т.е. тот грунт что разрабатывается то же количество и засыпается, за минусом объема фундаментов. После чего грунт уплотняется и снова принимает так называемый объем в плотном теле

Грунты и их строительные свойства

Грунт - любая горная порода или почва, представляющие собой многокомпонентную систему, изменяющуюся во времени, и используемые как основание, среда или материал для возведения зданий и инженерных сооружений.

Структура грунта - это особенности строения грунта, обусловленные размером и формой частиц, характером их поверхности, количественным соотношением слагающих элементов (минеральных частиц или агрегатов частиц) и характером их взаимодействия друг с другом

Рыхлые грунты - наиболее распространенные строительные материалы. По своему механическому составу эти грунты подразделяются на несвязные и связные.

Связный грунт - грунт, особенность строения которого обусловлена количественным соотношением частиц, обеспечивающих его целостность. К связным грунтам относятся: супесь, суглинок, глина.

Несвязный грунт - грунт, состоящий из частиц размерами от 0,05 до 200 мм. К несвязным грунтам относятся: галька, щебень, гравий, дресва, песок, пыль.

Твердая фаза нескальных грунтов состоит из частиц различной величины и минералогического состава. Частицы грунта в зависимости от их размеров называют: > 200 мм - валуны, 40-200 мм - галька, 2 - 40 гравий, 0,05 - 2 песок, < 0,005 - глина.

Угол внутреннего трения грунта - угол наклона прямой зависимости сопротивления срезу грунта от вертикальной нагрузки к оси абсцисс.
В строительстве классифицируют грунты в зависимости от содержания в них глинистых частиц.
Таблица 3.1 - Основные виды песчано-глинистых грунтов

К наиболее важным показателям грунтов кроме механического состава относятся: плотность, пористость, влажность, внутреннее трение и сцепление, пластичность, разрыхляемость, влажность, водопроницаемость и др.

Плотность - это отношение массы тела к занимаемому объему.

Применительно к грунтам различают:

- плотность частиц грунта - отношение массы сухого грунта к объему только твердой его части, исключая объем пор (от 2.35 до 3.3 т/м3, чаще 2.6 - 2.7 т/м3);

- плотность грунта - отношение массы грунта, включая массу воды в его порах, к занимаемому объему вместе с порами (1.5…2.0 т/м3);

В зависимости от содержания глинистых частиц глины, суглинки и супеси могут быть тяжелыми, средними или легкими.

Пески в зависимости от крупности частиц бывают крупно-, средне- или мелкозернистые.
При разработке грунта его частицы отделяются друг от друга и в последующем занимают большой объем.

Увеличение объема грунта в результате разработки определяется с помощью коэффициента разрыхления. Коэффициент разрыхления Кр - это отношение объема грунта в разрыхленном Vр состоянии к объему который занимает тот же грунт до разрыхления Vе.

Степень разрыхления зависит от механического состава и влажности (табл. 3.2)

Таблица 3.2- Коэффициенты разрыхления основных грунтов

Разрыхляемость грунтов учитывают:

При определении объемов и размеров насыпей при укладке грунта без уплотнения;

При определении объема грунта в состоянии естественной плотности по объему занимаемого рыхлым грунтом;

При определении объема грунта в состоянии его естественной плотности в ковшах землеройных машин.

Для определении толщины слоя подсыпок при укладке грунта без уплотнения.

Кор – коэффициент остаточного разрыхления.

KВ - коэффициент использования рабочего времени машины, представляющий собой отношение времени чистой работы ко всему затраченому. Принимается равным 0,85 - 0,9;
KР - коэффициент разрыхления грунта, зависящий от вида грунта и его состояния;

Таблица 9.2 Коэффициенты разрыхления основных грунтов

Фундаментом называется конструкция подземной части здания,через которую передаются нагрузки (вес) от вышележащих конструкций (стен, перекрытий и др. - собственный вес) и от людей, оборудования, мебели (так называемую полезную нагрузку - на основание, т. е. на грунт . Основания зданий бывают двух видов - естественные и искусственные.

Естественным основанием считается грунт , залегающий под фундаментом и имеющий несущую способность, обеспечивающую устойчивость здания и допустимые по величине и равномерности нормативные осадки. Всякий грунт, способный по своим свойствам служить естественным основанием для возведения на нем необходимого сооружения, называется материком.

Искусственным называется грунт , который не обладает достаточной несущей способностью и который требуется искусственно упрочнять (трамбованием, уменьшением его влажности и плывучести, химическими добавками) или заменять.

Конструкции фундаментов всегда зависят от характера основания. В большинстве случаев для загородных одно-трехэтажных жилых домов-коттеджей достаточно несущей способности естественного основания.

Карта сезонного промерзания грунтов. (в см.)

Для прочности и долговечности дома, предохранения его от сверхнормативных просадок и перекосов, важно определить, на какую глубину надо закладывать фундаменты. Вопреки широко бытующему мнению далеко не всегда фундаменты должны быть массивными и глубокими, а следовательно, более трудоемкими и дорогими. Во многом это зависит от вида грунта.

Наибольшую опасность для дома представляет весеннее вспучивание грунта: имеющиеся в почве пустоты и поры заполняются водой, которая зимой замерзает, а образовавшийся лед, увеличиваясь в объеме, при оттаивании верхних слоев земли выжимает фундамент наверх, что приводит к неравномерным осадкам, перекосам, разрушениям дома.

Повышенная влажность в сочетании с минусовой температурой грунта и является причиной его промерзания. А поскольку, превращаясь в лед, вода увеличивается в объеме приблизительно на 10%, возникает подъем (пучение) слоев почвы в пределах глубины промерзания. Грунт стремится вытолкнуть фундамент из земли в зимний период и, наоборот, “затягивает” при таянии льда весной. Причем это происходит неравномерно по периметру фундамента и может повлечь за собой его деформацию и даже появление трещин, а те - разрушение. Силы вспучивания способны приподнять почти любой коттедж, правда в разных местах участка с разной интенсивностью (около 120 кН на 1 м2). Обуздать их можно только грамотным исполнением фундамента.

Общеизвестна конструкция фундамента высотой ниже уровня промерзания. В этом случае его нижняя плоскость (подошва) опирается на слои никогда не промерзающего грунта. Но опыт многолетних наблюдений показал, что такая конструкция эффективна лишь при нагрузке свыше 120 кН на 1 пог. м ленточного фундамента, то есть для довольно тяжелых кирпичных и каменных 2-3-этажных строений. При легких стенах из бруса, обшиваемого деревянного каркаса, вспененного бетона нагрузка составляет лишь 40-100 кН/пог. м. А значит, силы прилегающих слоев грунта, действующие на фундамент при пучении, могут все равно вызвать его деформацию, но уже за счет сил трения. Кроме того, в случае нетяжелых домов несущая способность глубокого фундамента зачастую используется лишь на 10-20%, то есть 80-90% материалов и средств, вкладываемых в работы нулевого цикла, расходуются впустую.

Все типы грунтов принято разделять на две большие группы:

  • грунты пучинистые;
  • грунты непучинистые.

К пучинистым относят глинистый, песчаный пылеватый и мелкий, а также крупнообломочные, содержание глинистого заполнителя в котором превышает 15%. Песчаный пылеватый грунт с высокой влажностью называют плывуном и не используют в качестве основания из-за его низкой несущей способности. Крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средние, не содержащие глинистых фракций, считаются непучинистыми при любом уровне грунтовых вод (УВГ). В случае строительства на пучинистом грунте всегда руководствуются нормативной (расчетной) глубиной промерзания.

Грунты оснований зданий и сооружений подразделяют на четыре основные группы: скальные, крупнообломочные, песчаные и глинистые.

Скальные грунты - извержённые, метаморфические и осалочные породы с жёсткими связями между зёрнами (спаянные и сцементированные), залегающие ввиде сплошного или трещиноватого массива. Если грунты скальные, то они прочны, не сжимаются, водоустойчивы и морозостойки (если они без трещин и пустот), не размываются и, следовательно, не вспучиваются. На них можно закладывать фундамент - цоколь - непосредственно по выровненной поверхности. Такие грунты под коттеджи встречаются очень редко.

Крупнообломочные грунты - несцементированные грунты, содержащие более 50% по массе обломков кристалических и осадочных пород с частицами размерами более 2 мм (щебень, галька, гравий, валуны). Они являются хорошим основанием, если они лежат плотным слоем, и не подвержены размыванию:

  • Гравий (дресва) – зерна размером от горошины до мелкого ореха (от 2 до 40мм) составляют больше половины по массе. Между ними более мелкое заполнение. Гравий имеет частично окатанные формы, дресва – с острыми краями.
  • Галька (щебень) – зерна размером больше ореха (от 40 до 100 мм) составляют более половины по массе. Между ними – мелкое заполнение. Галька – окатанной формы, щебень – остроугольной.
  • Валуны - размер в диаметре более 100мм.

Песчаные грунты - сыпучие в сухом состоянии грунты, содержащие менее 50% по массе частиц крупнее 2мм и не обладающие свойством пластичности, в основном состоят из частиц крупностью от 0,05 до 2 мм и различаются на гравелистые, крупные, средней крупности и пылеватые. Чем крупнее и чище песок, тем большую нагрузку он может нести и при достаточной мощности и равномерной плотности слоя представляет хорошее основание для зданий.

  • Песок пылеватый напоминает пыль или жесткую муку типа крупчатой, отдельные зерна в массе трудно различимы (от 0,005 до 0,05 мм).
  • Песок мелкий имеет зерна, слабо различимые глазом, песок средней крупности, в основной массе имеет зерна размером с просяное.
  • Крупный песок имеет большое количество зерен размером с гречневую крупу.

Крупнообломочные и песчаные грунты (кроме пылеватых с крупностью частиц от 0,05 мм) имеют хорошую, большую водопроницаемость и поэтому не выпучиваются при замерзании. В связи с этим независимо от уровня зимнего стояния грунтовых вод и глубины промерзания фундаменты при непучинистых песчаных и крупнообломочных грунтах следует закладывать на небольшую глубину, но не менее 0,5 м от поверхности спланированной земли. При определении уровня стояния грунтовых вод следует учитывать, что летом и весной он значительно повышается, а зимой понижается.

Глинистые грунты - связаные пластичные грунты (в основном смесь песка и глины) содержат очень мелкие частицы (меньше 0,005 мм), имеющие в большинстве чешуйчатую форму и тонкие многочисленные капилляры, которые легко всасывают воду. В большинстве случаев глинистые грунты легко увлажняются и разжижаются, при промерзании происходит увеличение их объема - пучение. Глина в сухом состоянии твердая в кусках, во влажном – вязкая, пластичная, липкая, мажется. При растирании между пальцами песчаных частиц не чувствуется, комочки раздавливаются очень трудно, песчинок не видно.При скатывании в сыром состоянии образуется в длинный шнур диаметром менее 0,5 мм; а при сдавливании шарик превращается в лепешку, не трескаясь по краям; при резке ножом в сыром состоянии имеет гладкую поверхность, на которой не видно песчинок.

Пылевато-песчаные грунты с примесью очень мелких глинистых частиц, разжиженные водой, называют плывунами. Они не пригодны для использования в качестве естественного основания, так как имеют большую подвижность и очень низкую несущую способность.

Суглинком называется грунт, при наличии в смеси от 10 до 30% глинистых частиц, комья и куски в сухом состоянии менее тверды, при ударе рассыпаются на мелкие куски, во влажном состоянии имеют слабую пластичностьилипкость; при растирании чувствуются песчаные частицы, комочки раздавливаются легче, ясно видны песчинки на фоне тонкого порошка; при скатывании в сыром состоянии длинного шнура не получается, он рвется; шар, скатанный в сыром состоянии, при сдавливании образует лепешку с трещинами по краям.

Супесью называется грунт, при наличии от 3 до 10% глинистых частиц . Супесь – в сухом состоянии комья легко рассыпаются и крошатся от удара, непластична, преобладают песчаные частицы, комочки раздавливаются без удара, почти не скатываются в шнур; шар, скатанный в сыром состоянии, при легком давлении рассыпается.

В таких грунтах глубину заложения фундаментов определяют исходя из глубины промерзания грунта и уровня стояния грунтовых вод в период замерзания. При низком уровне стояния грунтовых вод (ниже глубины промерзания на 2 м и более) почва имеет малую влажность и глубину заложения фундаментов можно устраивать близко от поверхности земли, но не менее 0,5 м.

Если расстояние от спланированной поверхности земли до уровня грунтовых вод меньше глубины промерзания, то подошву фундамента следует закладывать на глубину промерзания или даже на 0,1 м глубже. Глубину заложения фундаментов внутренних стен, колонн и перегородок в регулярно отапливаемых зданиях (с температурой помещений не ниже +10°С) можно принимать равной 0,5 м, независимо от глубины промерзания грунтов.

Расчетную глубину промерзания под фундаменты наружных стен регулярно отапливаемых зданий уменьшают по сравнению с ее нормативным значением: на 30% - при полах на грунте; на 20% - при полах на лагах по кирпичным столбикам и на 10% - при полах на балках.

Так что не экономьте копейки, проверьте грунты. Как правило, отбор грунта осуществляется с помощью ручного зонда в шурфах глубиной до 5 м для малоэтажного деревянного дома и до 7-10 м - для кирпичного или каменного. Шурфов требуется не менее четырех (в первую очередь по углам будущего строения).

Любое строительство начинается с оценки грунта на строительной площадке. Именно правильная оценка способствует выбору вида фундамента для здания, поэтому это один из самых главных факторов начала строительства.

Категории оценки грунта

  1. По форме и величине размеров крупинок.
  2. Сцепление между собой частиц.
  3. Однородность.
  4. Коэффициент взаимодействия частиц (трение).
  5. Наличие влажности.
  6. Количество впитываемой в грунт воды.
  7. Водопроницаемость.
  8. Способность удерживать воду.
  9. Величина размываемости.
  10. Растворимость.
  11. Пластичность мокрого грунта.
  12. Сжимаемость.
  13. Рыхлость.

Грунт по своим свойствам, строению и составу делится на определенные группы видов, которые считаются основными - ими являются скальные породы и рыхлые грунты . Кроме этих основных видов, существует еще одна группа под названием конгломераты - это остатки скальных пород, совершенно не связанных между собой.

По сложности разработки грунты также можно разделить на отдельные виды.


Представляет собой один сплошной массив кристаллических скальных пород. Имеет довольно высокую прочность, обладает повышенной морозостойкостью, практически не сжимается и не растворяется в воде, не смягчается. Благодаря этим свойствам скалистый грунт обладает способностью выдерживать довольно большие нагрузки . На нем можно спокойно возводить фундамент для здания практически без заглубления.

Единственный недостаток - это большая трудоемкость в его разработке.

Этот тип грунта составляют обломки скальных пород, которые не связываются между собой. Также имеет высокую устойчивость . Фундамент для здания можно делать мелкозаглубленным, но не меньше 500 мм.

Группа, относящаяся к рыхлым грунтам, также делится на два вида - глинистая почва и песчаная .

Песчаные грунты

Состоят из сыпучих мелких частиц, которые образовались в процессе выветривания скальных пород. Их частицы имеют различные размеры и не связаны друг с другом , это также разделяет пески на несколько видов:

  • мельчайшие частички (пыльные);
  • средние пески;
  • пески крупные;
  • пески гравелистые.

Все виды песков мгновенно намокают и быстро пропускают воду, в водной среде имеют рыхлый вид, при нагрузке хорошо уплотняются и довольно легко разрабатываются.

Лучше всего подходят для строительства плотные и крупные пески, они мало сжимаются и хорошо держат практически любую нагрузку.

Хотя пески имеют повышенную водопроницаемость, все же перед возведением фундамента нужно учитывать глубину, на которой залегают грунтовые воды. Для частного дома глубину фундамента можно закладывать в пределах 40 - 80 см.

А вот пески пылеватые не годятся для строительства, так как довольно плохо выдерживают нагрузки, поэтому лучше на них не строиться, либо возводить плитный фундамент.

Глинистые грунты

Также можно разделить на несколько подгрупп.

Чистая глина

Неустойчивый и коварный грунт. Глина может залегать не однородными пластами, задерживает воду и практически всегда содержит в своем составе влагу. При промерзании она начинает пучиться, чем может вызвать деформацию фундамента. А так как ее состав, в большинстве случаев, не однородный, ее пучение происходит не равномерно. Сооружения, построенные на таком грунте, могут деформироваться, и вполне возможно даже разрушение самого фундамента.

Это свойство глины называется пучинистость, и им обладают практически все ее подгруппы. Правда она может быть основанием для возведения фундамента, но при этом глубина его основания должна находиться ниже черты промерзания грунта.

Лёсс

Есть еще вид глины - это лёсс (макропористая глина) . В ее структуре имеются поры, которые хорошо просматриваются визуально. При взаимодействии с водой лёсс легко размывается.

Этот вид глины распространен в южных регионах России и на Дальнем Востоке.

Это песчаный грунт в котором содержится примерно 5 -10% глины. При взаимодействии с сыростью, супеси разжижаются, а при большом количестве воды превращаются в плывуны. Для строительства этот тип грунта практически не пригоден.


Суглинки

Являются разновидностью глины. Они примерно на треть состоят из глины, а остальные составляющие - это песок и различные примеси. Частички довольно хорошо взаимодействуют между собой, поэтому влажные суглинки имеют хорошую пластичность. При взаимодействии с водой могут увеличивать свой объем или просто размываться. Наличие в суглинистом грунте больших прослоек песка уменьшает их устойчивость, а это значит, что для строительства этот грунт не годится.

Сама глина сжимается медленнее, чем песок, поэтому осадка фундамента происходит довольно долго.

По наличию глины, суглинки могут быть тяжелыми , средними и легкими .

Илистые грунты

Один из видов, относящийся к глинистым грунтам. Он образуется при оседании мелких частичек на дне водоемов, присутствует в болотистой местности и торфяниках. Практически не устойчивы к нагрузкам. Поэтому перед строительством илистый грунт, как и лёсс, следует тщательно укреплять .

Основанием любого здания или сооружения является фундамент и грунт под ним, которые принимают на себя нагрузку от веса строения. Естественное основание состоит из природного грунта местности, на котором без дополнительных укрепительных работ возводят фундамент и затем здание. От конкретных характеристик грунта и климатических условий местности зависит выбор конструкции фундамента и строительные возможности данного земельного участка. Для использования в качестве естественного строительного основания подходят только прочные грунты с низкими показателями сжимаемости и пучинистости. Для определения состава, качеств и эксплуатационных возможностей грунта необходимо определить его тип и выполнять производство земляных работ в соответствии с этими данными.

Поэтому прежде чем заказывать услуги спецтехники и начинать благоустройство земельного участка, необходимо определить тип грунта и оценить его эксплуатационные возможности для строительства.

Скальные грунты

Самые надежные, но и самые редкие на территории Северо-Западного региона грунты. Скальная основа отличается прочностью, устойчивостью к размыву и деформации, долговечностью и безопасностью для строительства. Залегают такие грунты сплошным массивом, поэтому строить фундамент можно без дополнительного заглубления, сразу на поверхности грунтовой основы.

Крупнообломочные грунты

Крупнообломочный грунт состоит из несцементированных частиц, среди которых преобладает песок (от 50% состава) и крупные каменные породы более 2мм. Грунты крупнообломочного состава практически не деформируются под нагрузкой, поэтому фундамент можно заглублять всего на 0,5 - 1 м. В зависимости от размера каменных частиц такие грунты подразделяются на два типа:

  • щебенистый (галечниковый) грунт: в составе грунта преобладают крупные компоненты размером более 10 мм (окатанная галька и/или остроугольный щебень), между которыми присутствует мелкое заполнение песком или другим инертным материалом природного происхождения;
  • дресвяный (гравийный) грунт: в составе грунта преобладают крупные компоненты размером более 2 мм (окатанный гравий и/или остроугольный дресва с зернами 5-12 мм), между которыми присутствует мелкое заполнение песком или другим инертным материалом природного происхождения.

Песчаные грунты

К песчаным грунтам относятся почвы, в составе которых преобладают частицы размером до 2мм (от 50%). Пески отличаются сыпучестью в сухом состоянии, отсутствием пластичности во влажном состоянии, способностью уплотняться и проседать под нагрузкой. В зависимости от коэффициента пористости пески делятся на плотные, среднеплотные и рыхлые. В зависимости от коэффициента влажности пески делятся на насыщенные (более 80% пор грунта заполнено водой), очень влажные (50-80%) и маловлажные (до 50%).

Важным критерием прочность песчаного грунта является размер преобладающих компонентов состава - чем больше размер частиц, тем прочнее грунт: мелкий песок теряет утрачивает несущую способность при увлажнении и быстро промерзают в холодное время года, тогда как крупные и среднекрупные пески почти не реагируют на нагрузку и увлажнение. По размеру и составу частиц песчаный грунт делится на несколько видов:

  • пылеватый песок - песок с преобладанием частиц меньше 0,1мм (более 75%);
  • мелкий песок - песок с преобладанием частиц крупнее 0,1мм (более 75%);
  • средний песок - в его составе преобладают частицы крупнее 0,25 мм (от 50%);
  • крупный песок - более 50% состава грунта занимают частицы крупнее 0,5 мм;
  • гравелистый песок - на 25% и более состоит из частиц крупнее 2 мм.

Суглинки и супесь

Группа промежуточных грунтов между песком и глиной. Такие грунты не могут использоваться в качестве естественного основания под строительство, так как они недостаточно прочны и неустойчивы к нагрузке. В зависимости от состава этот тип грунта делится на суглинки (10-30% глины) и супеси (менее 10% глины).

  • Суглинки - это хрупкий в сухом состоянии, немного липкий и пластичный во влажном состоянии грунт в виде комьев и кусков с видимыми песчинками в составе.
  • Супесь - хрупкий в сухом состоянии и непластичный во влажном состоянии комкующийся грунт, который легко крошится, рассыпается, раздавливается и рвется даже при легком давлении.

Глинистые грунты

Связанные грунты с преобладанием глины в составе без видимых песчинок. В сухом состоянии твердые, во влажном - липкие, пластичные и вязкие. При замерзании глина вспучивается, а при давлении деформируется, поэтому при строительстве на глиняных основаниях необходимо строить заглубленный фундамент на всю глубину промерзания грунта.

Лессы и лессовидные грунты

Прочные и устойчивые в сухом состоянии, но легко деформируемые при увлажнении грунты, требующие предварительной подготовки перед строительством.

Торф

Торфяные грунты состоят из глинистых и песчаных частиц с примесью растительных остатков органического перегноя. Влажный торф легко сжимается под нагрузкой, в его составе нередко развивается осадок с агрессивным к строительным материалам составом, поэтому строить на таких почвах без предварительной подготовки основания категорически запрещено.

В предыдущей статье " Как про-вес-ти ана-лиз грун-та на учас-тке пе-ред вы-бором и ук-ладкой фун-да-мен-та " 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
  • 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 о пирать 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 d f 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 лет 16,5 26,5 от 8 до 12 18-20 4-8
планомерно возведенные насыпи из песчаных грунтов 16,5 26,5 от 10 до 15 22 1
непланомерно возведенные, неслежавщиеся насыпи 16 26,5 от 6 до 8 17-18 0-2

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 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.

 

 
Это интересно: