Описание грунтов их происхождение

Обновлено: 05.10.2024

Сейчас не только под небольшие дома, но и под гаражи и даже сараи принято делать фундамент. Но вот каким этот фундамент должен быть, что такое основание и при чем здесь грунты, догадываются далеко не все.

Тема эта действительно очень большая и сложная, если пытаться решить вопрос устройства фундамента с чисто теоретической точки зрения. Однако далеко не всегда в этом есть необходимость, ведь строили же наши предки себе и богам жилье, слыхом не слыхав о теории сопротивления материалов вообще и о дисциплине - основания и фундаменты в частности. Да и древние греки, сделавшие фундамент обязательной частью сооружения и даже элементом классического дизайна, тайными знаниями сопромата не обладали, просто пользовались накопленным опытом и умели анализировать ошибки, потому некоторые из их построек стоят и по сей день.

Тем не менее иногда вникать в теорию расчета фундаментов все-таки надо и начинать это вникание следует с самого начала, т.е. с грунтов. Что же такое грунты?

1. Грунты - это любые горные породы, которые используются при строительстве самых различных сооружений

Грунты могут быть основанием, когда на них возводится фундамент, средой - когда в грунтах прокладываются туннели, подземные ходы, катакомбы и прочие подземные сооружения. Грунты также могут быть и материалом, когда используются для устройства насыпей, подсыпок, плотин и т.п.

Сейчас различают три основные группы горных пород, образовавшихся под воздействием различных природных и временных факторов:

1. Магматические породы

К ним относятся граниты, диориты, сиениты, порфиры и т.п. Магматические породы сформировались при застывании извергнувшейся из недр земли магмы. Эти породы как правило имеют очень плотную структуру и потому рассматриваются как твердые тела с высокой прочностью.

осадочные и метаморфические.

2. Осадочные породы

Образовались при разрушении магматических горных пород посредством переноса и отложения (оседания) продуктов разрушения. К осадочным породам относятся обломочные (сцементированные и несцементированные), глинистые, химические и биохимические породы.

3. Метаморфические породы

Образовались в процессе значительных изменений магматических и осадочных горных пород под действием различных факторов: давления, высокой температуры, химически активных газов магмы. К метаморфическим породам относятся мраморы, сланцы, гнейсы, кварциты, и др.

При возведении домов строители чаще всего сталкиваются с наиболее молодыми осадочными породами, относящимися к четвертичному периоду. Горные породы третичного, юрского и других периодов находятся ниже, сформировались раньше и имеют, как правило, большую прочность и малую сжимаемость в результате длительного воздействия расположенных сверху более молодых осадочных пород четвертичного периода. Такие более древние породы иногда называют коренными породами.

Среди пород четвертичного периода наибольшее распространение, а потому и наибольшую важность при изучении свойств имеют

1. Глинистые грунты

Глины, суглинки, супеси, относящиеся к глинистым грунтам (породам) имеют достаточно сложную структуру. Они сформированы из очень мелких частиц, включающих так называемые вторичные минералы. Вторичные минералы образовались из первичных минералов в процессе механического разрушения, выветривания, переноса ветром или водой и при последующем отложении на дне океанов, морей, рек и других водоемов. Оставшиеся на месте продукты выветривания называют элювиальными отложениями, а перемещенные ветром, дождем и снегом с возвышенностей к их подножью — делювиальными отложениями.

2. Песчаные грунты

Гравий, галечники и песок также являются продуктами выветривания, но от глинистых грунтов отличаются более крупными размерами частиц.

Отложения песчаных и глинистых грунтов в речных долинах называют аллювиальными отложениями. Продукты выветривания также отлагались при движении ледников - моренные ледниковые отложения.

Таким образом, грунты рассматриваются не как некий однородный (изотропный) материал, а как сложные многофазные дисперсные системы, физические и механические свойства которых зависят от количественного соотношения и свойств твердой, жидкой и газообразной фаз, а также от структуры и текстуры.

Структура грунта

описывается формой, размерами, состоянием поверхности минеральных частиц, а также их взаимным расположением и характером связей между частицами. В зависимости от наличия или отсутствия связей между частицами грунты разделяют на связные (глинистые) и сыпучие несвязные (песчаные) грунты. Песчаные и крупнообломочные (галечные, гравийные) грунты характеризуются раздельно-зернистой структурой. Мельчайшие частицы глинистых грунтов могут иметь форму игл или пластинок, при этом образуют ячеистую, ячеисто-хлопьевидную или каркасную структуру.

Лёссы и лёссовидные грунты имеют особую структуру. В таких грунтах очень много пор, при этом размеры пор больше размеров слагающих минеральных частиц, поэтому такие поры называются макропорами. Структурные связи между частицами лёссовых грунтов, образованные углекислыми солями магния и кальция, сравнительно легко растворяются в воде.

Текстура грунта

это совокупность признаков, характеризующих сложение грунта в массиве, например, грунт может иметь слоистую текстуру.

2. Состав грунтов

Грунты состоят из минеральных частиц различных размеров, при этом группы частиц, близких по размеру, называются фракциями. В строительной классификации принято различать шесть основных фракций:

3. Физические характеристики грунтов

Строительные свойства грунтов прямо зависят от гранулометрического состава, а также свойств фазовых состояний (твердого, жидкого и газообразного) и количественного соотношения между фазами. Для описания физического состояния грунта и фазового состава используют характеристики, полученные в процессе простейших испытаний (табл. 1):

Таблица 1. Характеристики фазового состава и физического состояния грунтов

4. Строительная классификация грунтов

В строительстве чаще всего приходится иметь дело с четырьмя основными группами грунтов: скальными, крупнообломочными (несцементированными), песчаными и глинистыми.

Скальные грунты

К скальным грунтам относятся магматические, осадочные и метаморфические горные породы, имеющие жесткую связь между зернами (спаянные или сцементированные). Скальные грунты залегают сплошным слоем или в виде отдельных образований, подобных сухой кладке. Граниты, базальты, диориты, известняки, песчаники - это скальные грунты. К полускальным грунтам относятся грунты, в водонасыщенном состоянии имеющие предел прочности на сжатие менее 50 кг/см 2 (мергели, окремненные глины и т. п.), или размягчаемые и растворимые водой (гипс, гипсовые песчаники).

Крупнообломочные, песчаные и глинистые грунты являются дисперсными системами и относятся к нескальным грунтам. Различаются нескальные грунты по содержанию фракций (количеству частиц различного размера).

Крупнообломочные грунты

Несцементированные грунты, которые содержат > 50% по массе обломков кристаллических или осадочных пород с размерами частиц > 2 мм.

Песчаные грунты

Несвязные, сыпучие в сухом состоянии грунты, которые не обладают свойством пластичности и содержат 2 мм.

В строительстве крупнообломочные и песчаные грунты классифицируют по гранулометрическому составу (табл. 2):

Таблица 2. Классификация крупнообломочных и песчаных грунтов

Распределение частиц грунта по крупности от массы сухого грунта

где d₆₀ - диаметр, меньше которого в исследуемом грунте содержится (по массе) около 60% частиц; d₁₀ - диаметр, меньше которого в исследуемом грунте содержится (по массе) около 10% частиц.

Глинистые грунты

Связные грунты, свойства которых зависят от степени насыщения водой. Глинистые грунты могут рассматриваться как твердое тело, пластичное тело или вязкая жидкость. Илами называются глинистые грунты, сформировавшиеся при наличии микробиологических процессов, как структурный водный осадок, и имеющие влажность в природном сложении, превышающую влажность на границе текучести, и коэффициент пористости ε > 1,0 (для супесей и суглинков) и ε > 1,5 (для глин).

Как правило глинистые грунты классифицируются по числу пластичности:

Реже глинистые грунты классифицируются по гранулометрическому составу:

Наименование грунта	Содержание по массе частиц размером менее 0,005 мм, %
Супесь	3 - 10
Суглинок	10 - 30
Глина	> 30

Среди глинистых грунтов следует отдельно выделить просадочные грунты и грунты, набухающие при замачивании грунты. К просадочным относят грунты, со степенью влажности G ≤ 0,6 и значением

где ε_о - коэффициент пористости для образца исследуемого грунта естественного сложения и влажности; ε_т — коэффициент пористости для того же образца грунта при соответствующей влажности на границе текучести.

К набухающим относят грунты, имеющие значение

Данные исследования песчаных и глинистых грунтов должны также включать сведения о наличии биологических остатков (торфа, перегноя и др.), если в образцах исследуемых грунтов, высушенных при t = 100-105°С, содержатся биологические остатки - более 3% по массе от минеральной части для песчаных грунтов, и менее 5% — для глинистых грунтов. В зависимости от содержания биологических остатков грунты дополнительно определяются как:

грунты с примесью органических веществ - при содержании биологических остатков 5. Характеристики состояния грунтов

Состояние (консистенцию) непросадочных глинистых грунтов определяют по коэффициенту консистенции В:

где W — естественная влажность, выражается в %; W_p — влажность на границе раскатывания в %; W_т — влажность на границе текучести в %

Влажность грунта, при которой грунт переходит из твердого состояния в пластичное (или наоборот) называется пределом раскатывания. Влажность грунта, при которой грунт переходит из пластичного в текучее состояние называется пределом текучести. Далее приведены значения коэффициента консистенции В для различных грунтов:

Супеси

Суглинки и глины

Состояние глинистых грунтов в условиях природного залегания также зависит от структуры грунта. Однако при определении характерных влажностей посредством существующих в настоящее время лабораторных методов нарушение природной структурной связности грунта неизбежно, а это может привести к значительному искажению полученных данных. В таких случаях следует провести дополнительные исследования с целью количественной оценки прочности и природных структурных связей для внесения необходимых поправок в результаты испытаний.

По плотности сложения песчаные грунты разделяются на плотные, средней плотности и рыхлые в зависимости от величины коэффициентов пористости ε, приведенных в таблице 3

Грунты	Плотные	Средней плотности	Рыхлые
Пески гравелистые, крупные и средней крупности	0.70
Пески мелкие	0.75
Пески пылеватые	0.80

Плотность песчаных грунтов рекомендуется определять по образцам, отобранным без нарушения естественного сложения грунта или с помощью зондирования.

6. Перемещение воды в порах грунта

где L - расстояние между двумя точками на пути фильтрации, напоры в которых соответственно равны Н₁ и Н₂; i - гидравлический градиент; k_ф — коэффициент фильтрации.

Коэффициент фильтрации - это количественная характеристика степени водопроницаемости грунта, выражающая скорость фильтрации при гидравлическом градиенте i =1. При наличии в грунте связанной воды явление фильтрации возникает только тогда, когда градиент i превышает некоторое значение начального градиента i_н.

Скорость фильтрации равна

Коэффициент фильтрации может быть определен:

- расчетом по формулам в зависимости от гранулометрического состава грунта. Это метод применим для однородных песков средней крупности;

- лабораторными испытаниями на специальных приборах;

- путем опытных откачек и нагнетания в полевых условиях. Это метод применим для грунтов с коэффициентом фильтрации > 5·10 -3 см/сек.

Далее приводятся ориентировочные значения коэффициентов фильтрации (в см/сек) для различных грунтов:

глины нетрещиноватые: -7

суглинки, тяжелые супеси: 10 -6 - 10 -7

супеси, трещиноватые глины: 10 -4 - 10 -6

пылеватые и мелкозернистые пески: 10 -3 - 10 -4

среднезернистые пески : 10 -1 - 10 -3

крупнозернистые пески, галечники: 10 -2 - 10 -1

Вода, перемещаясь в порах, создает давление на скелет грунта. Такое давление называется гидродинамическим и его можно рассматривать как некую объемную силу j, представленную вектором, направленным по касательной к линии потока. Значение гидродинамического давления (в г/см 3 , т/м 3 )

где γ_в — удельный вес воды.

Если фильтрационный поток направлен снизу вверх, что бывает при вскрытии котлованов, дренажных работах, бурении и др., гидродинамическое давление может превысить вес вышележащей толщи грунта и вызвать гидродинамическое выпирание грунта.

Градиент, при котором начинается гидродинамическое выпирание грунта, называется критическим

где γ_ч - удельный вес грунта; ε - коэффициент пористости грунта.

Фильтрация воды под воздействием разницы потенциалов постоянного электрического тока называется электроосмосом и применяется в строительстве с целью временного водопонижения в глинистых грунтах. Грунтовые воды также перемещаются в парообразном и пленочном состоянии. Водяной пар перемещается в область с более низкой температурой из области с более высокой температурой. В пленочном состоянии вода движется всегда в сторону больших молекулярных сил поверхностного притяжения минеральных частиц, т. е. от частиц с большей толщиной пленки к частицам с меньшей толщиной.

Стоит сказать, что это еще далеко не все из известных и важных свойств грунтов, но для первичного ознакомления, думаю, этого пока хватит.

На этом пока все.

Доступ к полной версии этой статьи и всех остальных статей на данном сайте стоит всего 30 рублей. После успешного завершения перевода откроется страница с благодарностью, адресом электронной почты и продолжением статьи. Если вы хотите задать вопрос по расчету конструкций, пожалуйста, воспользуйтесь этим адресом. Зараннее большое спасибо.)). Если страница не открылась, то скорее всего вы осуществили перевод с другого Яндекс-кошелька, но в любом случае волноваться не надо. Главное, при оформлении перевода точно указать свой e-mail и я обязательно с вами свяжусь. К тому же вы всегда можете добавить свой комментарий. Больше подробностей в статье "Записаться на прием к доктору"

Для терминалов номер Яндекс Кошелька 410012390761783

Номер карты Ymoney 4048 4150 0452 9638 SERGEI GUTOV

Для Украины - номер гривневой карты (Приватбанк) 5168 7422 4128 9630

Примечание: Возможно ваш вопрос, особенно если он касается расчета конструкций, так и не появится в общем списке или останется без ответа, даже если вы задатите его 20 раз подряд. Почему, достаточно подробно объясняется в статье "Записаться на прием к доктору" (ссылка в шапке сайта).

Чтобы проектировать и строить фундаменты не только экономично, но, главное, надежно необходимо ясно представлять, как передаются на грунты нагрузки от сооружений, особенности поведения грунтов под действием на них сжимающих, выдергивающих и сдвигающих нагрузок, как изменяются свойства разных грунтов при действии на них воды. Ниже приведены основные положения и понятия, без которых невозможно перейти к изучению непосредственно конструкций фундаментов.

Для изучения и полноценного восприятия информации по фундаментам также необходимо знать основы инженерной геологии, механики грунтов и гидрогеологии. Инженерная геологияизучает и оценивает влияние геологических факторов на работу проектируемых зданий и сооружений, а также возможные изменения этих факторов в результате нарушения природных условий при возведении и эксплуатации зданий и сооружений. Механика грунтов занимается изучением напряженно-деформируемого состояния и физико-механических свойств грунтов оснований, разработкой методов расчета прочности и деформаций оснований, способов определения давления грунтов на ограждающие конструкции. Гидрогеологияизучает подземные воды, содержащиеся в толще грунтов.

Происхождение и состав грунтов

Грунты – горные породы, используемые как основание, среда или материал для возведения сооружения. По происхождению (генезису) горные породы делятся на магматические, осадочные и метаморфические.

Магматические (изверженные) породы, образовавшиеся в результате застывания магмы, имеют кристаллическую структуру и классифицируются как скальные грунты.

Осадочные породы, образовавшиеся в результате разрушения (выветривания) горных пород и осаждения продуктов выветривания из воды или воздуха, могут быть скальными или нескальными. По своему происхождению скальные грунты делятся на континентальные и морские отложения.

Метаморфические породы – это претерпевшие изменения под влиянием высоких температур и больших давлений магматические и осадочные породы, они характеризуются наличием жестких, преимущественно кристаллических связей и классифицируются как скальные грунты.

В зависимости от возраста грунты относят к различным геологическим системам. Самыми молодыми осадочными грунтами являются отложения четвертичной системы, которые наиболее часто используются в инженерной деятельности.

Грунты, как правило, являются трехфазными системами и состоят из твердых частиц, поры между которыми заполнены газом и водой. Строительные свойства грунтов определяются минералогическим и гранулометрическим составом, структурой, текстурой и состоянием в природном залегании.

Под структурой грунта понимают размер, форму и количественное соотношение слагающих его частиц, а также характер связи между ними.

По характеру структурных связей выделяют грунты с жесткими (кристаллизационными) связями, которые развиты в магматических, метаморфических и осадочных сцементированных породах, т.е. в скальных грунтах, и грунты с водно-коллоидными связями, которые характерны для глинистых грунтов.

Под текстурой грунтов понимают пространственное расположение элементов грунта с разным составом и свойствами. Текстура характеризует неоднородность строения грунта в пласте. Текстурные особенности грунтов определяют пути фильтрации воды, интенсивность и направление деформаций сдвига массива грунта.

Грунт – это многокомпонентное геологическое образование (горные породы, почвы, техногенные системы), которое является объектом инженерно-строительной деятельности.

Грунт – широко распространенное в инженерной геологии, горном деле, строительной практике и в быту наименование минеральных образований, часто с органическими включениями, которые являются основным объектом изучения грунтоведения.

Что такое грунт

Понятие о грунтах

Под термином грунт понимают:

собирательное название горных пород (включая почвы), техногенных образований, гео-композитов, залегающих преимущественно в зоне выветривания земной коры и являющихся объектом деятельности человека и рассматриваемые со строительной и инженерно-хозяйственной точек зрения или при общем подходе к оценке верхней части литосферы (мерзлый, твердый грунт и т.п.);
основание зданий, сооружений и композит конструкции самого сооружения (для дорог, насыпей, плотин);
среда для размещения подземных сооружений (тоннелей, трубопроводов);
название породы в горнодобывающей промышленности (отвалы).

Этот термин используется при оценке донных осадков (илистый грунт) и описании образований космического происхождения типа зернистого поверхностного слоя Луны (лунный грунт), а также для пород особого состояния, строения и свойств, изъятых при проходке горных выработок (шахт, траншей) и др. (грунт отвальный), которые нередко бывают токсичными. Из них слагаются специфические техногенные формы рельефа (отвалы, терриконы). Они используются при засыпке нежелательных понижений и отработанных горных выработок.

Грунт — сложная система (композит) из твердых минеральных частиц и включений льда, органоминеральных образований, жидких (водные растворы), газообразных компонентов. Различный генезис грунта определяет их вещественный и механический состав и структуру, от которых зависят его свойства.

Виды и классификация грунтов

Грунты подразделяются на природные и техногенные

Природные грунты

Включают скальные, дисперсные связные (глинистые, пылеватые), дисперсные рыхлые и биогенные.

Скальные грунты — породы с жесткими связями в монолитных и трещиноватых геологических массивах, по происхождению интрузивные и эффузивные кристаллические или метаморфические.

Грунт дисперсный связный (глинистый, пылеватый) — состоит из слабо связанных минеральных частиц; образуется в результате выветривания и разрушения скальных грунтов с последующей транспортировкой водным или эоловым путем.

Рыхлые дисперсные грунты — минеральные разногенетические пески и крупнообломочные накопления.

Пески — породы, в которых масса частиц размером менее 2 мм составляет свыше 50 % объема породы; в крупнообломочных (щебень, дресва, галька и др.) масса элементарных форм более 2 мм превышает 50 %.

Биогенные грунты — органические соединения в виде неразложившихся растительных и животных остатков организмов, а также продуктов их разложения и преобразований (ил, сапропель, торф, заторфованные породы).

Грунт техногенный

Естественные породы, измененные и перемещенные при производственно-хозяйственной деятельности, и антропогенные образования (насыпные, намывные, бытовые и промышленные отходы, шлаки, шламы — золы и золошлаки).

В нормативных и методических документах также рассматриваются грунты, теряющие устойчивость при замачивании, с деформацией при взаимодействии с водой (набухающие, просадочные, тиксотропные), различающиеся по температурному и водно-солевому режиму (пучинистые при промерзании, многолетне- и сезонномерзлые, засоленные и др.).

Состав и сложение определяют качество грунта при их использовании. Важными их свойствами являются физические (плотность, теплопроводность и др.), физико-химические (коррозионные, набухаемость, склонность к усадкам при промерзании, пластичность, липкость), водные (водопроницаемость, суффозионная неустойчивость) и механические (упругость, деформируемость, сжимаемость, просадочность, сопротивления на разрыв и сдвиг, ползучесть).

Подробнее про техногенный грунт читайте в отдельном материале.

Для обеспечения устойчивости грунта, как оснований сооружений, используют разные способы их закрепления — механическое уплотнение и насыщение глинистыми растворами, инъекционные закрепления закачкой в грунт цементных растворов методом геокомпозит, замораживания и др.

Источник: Грунтоведение. 4-е изд., переработанное. Сергеев Е.М. и др. —М., 1973.

Грунты представляют собой продукты физического и химического выветривания горных и магматических пород.

Физическое (механическое) выветривание –результат резкого колебания температур, воздействия ветра, водных потоков

Химическое выветривание – результат химического взаимодействия различных минералов, растворение водой солевых соединений.

Этапы геологического развития земли:

v Архейская эра(гнейсы и кристаллические сланцы мощностью до 30000м )

v Палеозойская эра(мощностью до 15000м, различные осадочные породы в том числе каменный уголь)

v Мезозойская эра(мощностью до 1000м)

v Кайнозойская эра(современная эра, мощность осадочных пород до 5000м). Начало эры условно принято 75 млн.лет назад. Эта эра имеет два периода -третичный (свыше 30млн. лет) и четвертичный.

По условиям формирования грунты бывают:

Эллювиальные – залегающие на месте своего первоначального образования.

Делювиальные – перемещаемые под действием сил тяжести или водными потоками (не имеющих русла)

Аллювиальные – переносимые постоянными водными потоками на значительные расстояния.

Ледниковые – образовавшиеся в результате движения ледников в периоды оледенения.

Эоловые – отложения, переносимые ветром.

Виды ледниковых отложений

§ Моренные – глинистые грунты с примесью крупнообломочных частиц

§ Озерно-ледниковые - слоистые глинистые грунты и песчаные грунты, образовавшиеся во внутренних озерах ледников.

§ Флювиогляциальные – песчаные грунты, галька, наносимые по окаймляющим ледник областям водными потокам при таянии ледника 2,Фазовое строение грунта. Классификация и свойства твердой фазы грунтов.

Грунт – это многокомпонентная дисперсная (мелкораздробленная) среда, состоящая из твёрдой, жидкой и газообразной фазы.

Свойства грунта определяются свойствами каждой фазы и характером их взаимодействия друг с другом

Для грунта, как многокомпонентной среды в первую очередь необходимо определить:

§ свойства каждой фазы в отдельности;

§ количественное соотношение (объемное, весовое) между фазами;

§ характер взаимодействия между фазами.

Свойства твердой фазы

ü по минеральному составу;

ü по размеру частиц;

§ Песчаные частицы 2-0,05мм

§ Глинистые частицы 200мм > 50%);

§ галечниковый ( > 10мм> 50%);

§ гравийный (> 2мм > 50%);

§ песок (>2мм 0.1мм 200 м/сут – для галечниковых грунтов

k_f = 2÷100 м/сут – для песков

Методы определения коэффициента фильтрации.
Лабораторный метод В ходе испытаний замеряется разность напоров (ΔH) в пьезометрических трубках и количество профильтровавшейся воды (Q). Коэффициент фильтрации определяется из выражения:

где F – площадь поперечного сечения образца грунта, l- расстояние между пьезометрическими трубками.

Полевые методы определения коэффициента фильтрации Полевые методы определения коэффициента фильтрации грунтов основаны на наблюдении за уровнем грунтовых вод при опытной откачке воды из скважины или при водонасыщении грунта путем наполнения опытной скважины водой.

В процессе опытной откачки воды из грунта измеряется приток воды в скважину (Q) и уровень воды в каждой скважине и разность напоров (ΔH). Коэффициент фильтрации определяется по зависимости:

где L- расстояние между опытными скважинами,

F-поперечное сечение скважины.

Схема работы модели

В начальный момент времени при t = 0:

По истечении достаточного времени (t = ∞) вся внешняя нагрузка уравновеситься реакцией в пружине, избыточное давление снизиться до 0 и процесс отжатия воды прекратится.

Тогда при t = ∞:

от физической модели к грунту.

Внешняя нагрузка N будет соответствовать полному сжимающему напряжению σ,давление в жидкости P_w давлению в поровой воде u и реакция в пружине P_s напряжению, возникающему в скелете грунта

Тогда по аналогии, уравнение 6.8 можно представить в виде:

При t = 0:

В механике грунтов поровое давление (U) называется нейтральным давлением, а давление в скелете грунта - эффективным.

Деформационные свойства

Грунты с низким коэффициентом фильтрации деформируются длительное время

Прочностные свойства

Рассмотрим закон Кулона с учетом эффективного и нейтрального давления. Так как величина сил, прижимающих частицы грунта друг к другу, зависит только от эффективного давления , то предельное сопротивление грунта срезу ( )будет определяться по зависимости:

Учитывая, что соотношение между эффективным и нейтральным давлением изменяется по мере фильтрации воды из пор грунта, то и сопротивление водонасыщенного грунта сдвигу так же будет изменяться со временем:

Причины нарушения структуры

n увлажнение грунтов;

n механическое воздействие (вибрационные динамические колебания и т.п.);

n изменение температурного режима.

К структурно-неустойчивым грунтам впервую очередь относятся:

§ лёссовыепросадочные грунты (нарушение природной структуры происходит при пропитывании его водой);

§ мерзлые и вечномерзлые грунты (структура грунтов нарушается при их оттаивании);

§ рыхлые пески (резко уплотняются при динамических воздействиях);

§ илы и чувствительные глины (при механическом воздействии прочностные свойства значительно ухудшаются).

Лёссовые грунты
Структурные особенности лёссовых грунтов и области их распространения

Главные напряжения

Направление действия главного напряжения σ₁ совпадает с биссектрисой угла видимости

Армирование грунтов

n метод преобразования свойств грунтовой среды путем изменения условий работы грунта за счет введения различного рода искусственных элементов, обеспечивающих восприятие повышенных сжимающих и растягивающих напряжений.

Области применения :

n Упрочнение оснований насыпных земляных сооружений (песчаные подушки, насыпи, дамбы, грунтовые подпорные стены и.д.);

n Упрочнение оснований строящихся и существующих зданий;

n Противооползневое упрочнение откосов;

n Шатровое армирование грунтов над подземными выработками.

Методы армирования грунтов отличаются:

n По характеру расположения армирующих элементов- вертикальное, горизонтальное, наклонное в одном, двух и более направлениях; ячеистыми структурами; объемно-дисперсное;

n По виду армирующих элементов — геотекстилем; полимерными сетками и георешетками; волокнами, нитями; набивными, буронабивными, забивными и грунтовыми сваями; буроинъекциными сваями; анкерами.

Основные материалы применяемые для горизонтального армирования :

Уплотнение грунтов.

Уплотнение грунтов – метод искусственного упрочнения оснований направленный на уменьшение пористости грунта.

Методы уплотнения

Ø поверхностное уплотнение;

Ø глубинное уплотнение и уплотнение взрывом;

Ø уплотнение статистической нагрузкой;

Ø уплотнение водопонижением.

n Оптимальная влажностью грунта (Wо);

n Количество ударов в одной точке (n) ;

n Проектное понижение дна котлована после уплотнения (Dh).

Только при соблюдении режимов уплотнения можно достичь требуемой плотности грунта

Параметры режима уплотнения устанавливается экспериментально и расчетами.

Контроль за качеством уплотнения производится при помощи параметра

где ρ_d_,_max – максимальная плотность исследуемого грунта

Обычно k_com принимается равным от 0,92÷0,98

Методы глубинного уплотнения:

• Динамическим воздействием и взрывами.

При динамическом уплотнении верхний слой основания как правило разуплотняется. Поэтому данный метод применяется совместно с поверхностным уплотнением (трамбовки, катки).

Уплотнение водопонижением

Водовмещаемые грунты, которые способны отдавать воду из пор (илы, ленточные глины, заторфованные супеси, рыхлые пески и др.) можно уплотнить, понижая уровень подземных вод, например, путем откачки воды из скважин-фильтров.

1 – эпюра природного давления с учетом взвешивающего действия воды

2 – то же после водопонижения

Закрепление грунтов

Направлено на образование прочных связей между минеральными частицами грунта

Наиболее распространены следующие методы закрепления грунтов:

n Цементация;

n Химическое закрепление грунтов;

n Битумизация;

n Термический метод.

Закрепление грунтов

Направлено на образование прочных связей между минеральными частицами грунта

Наиболее распространены следующие методы закрепления грунтов:

n Химическое закрепление грунтов;

n Термический метод.

Химическое закрепление грунтов

n Применение полиуретановых и акриловых вяжущих

Силикатизация и смолизация грунтов применяются для повышения несущей способности оснований и устройства фундаментов из укрепленного грунта. Этот метод может применяться в песчаных грунтах с коэффициентом фильтрации от 0,5 до 80 м/сут. и в лессовых просадочных грунтах с коэффициентом фильтрации от 0,2 до 20 м/сут. Силикатизация и смолизация грунтов осуществляется путем нагнетания в грунт через систему инъекторов или скважин водных растворов или смесей, приготовляемых на основе силиката натрия и синтетических смол с отвердителем.

Существует 2 метода силикатизации:

При создании сплошного закрепленного массива инъекторы или скважины в плане располагаются рядами в шахматном порядке. Расстояние между рядами инъекторов и инъекционных скважин вычисляются по формуле

Этот метод закрепления грунтов применяют для устранения просадочности и увеличения прочности лёссов.

Термическому закреплению поддаются так же глины и суглинки, если они обладают воздухопроницаемостью.

Сущность термического закрепления заключается в увеличении прочности структурных связей в грунте под влиянием высокой температуры.

Обжиг грунта продолжается 5…10 дней. При расходе жидкого топлива 80…180кг на 1 м длины скважины. Вокруг нее образуется столб закреплённого грунта диаметром 1,5…3 м с кубиковой прочностью 1…3 МПа.

Происхождение и состав грунтов. Грунты по виду происхождения и по условиям формирования.

Грунты –представляют собой естественно-историческое образования.

Изучение грунтов необходимо начинать с установления следующих геоморфологических факторов:

§ из чего они образовались;

§ когда они образовались;

§ под воздействием каких факторов шло их формирование.

Образование грунтов

Грунты представляют собой продукты физического и химического выветривания горных и магматических пород.

Этапы геологического развития земли:

v Архейская эра(гнейсы и кристаллические сланцы мощностью до 30000м )

v Палеозойская эра(мощностью до 15000м, различные осадочные породы в том числе каменный уголь)

v Мезозойская эра(мощностью до 1000м)

По условиям формирования грунты бывают:

Эллювиальные – залегающие на месте своего первоначального образования.

Делювиальные – перемещаемые под действием сил тяжести или водными потоками (не имеющих русла)

Аллювиальные – переносимые постоянными водными потоками на значительные расстояния.

Ледниковые – образовавшиеся в результате движения ледников в периоды оледенения.

Эоловые – отложения, переносимые ветром.

Виды ледниковых отложений

§ Моренные – глинистые грунты с примесью крупнообломочных частиц

Свойства грунта определяются свойствами каждой фазы и характером их взаимодействия друг с другом

Для грунта, как многокомпонентной среды в первую очередь необходимо определить:

____________________________________________________________________
Текст Сравнения ГОСТ 25100-2020 с ГОСТ 25100-2011 см. по ссылке;
Текст Сравнения ГОСТ 25100-2011 с ГОСТ 25100-95 см. по ссылке.
- Примечание изготовителя базы данных.
____________________________________________________________________

Дата введения 2013-01-01

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и МСН 1.01-01-2009 "Система межгосударственных нормативных документов в строительстве. Основные положения"

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Национальным объединением изыскателей (НОИЗ), Научно-исследовательским, проектно-изыскательским и конструкторско-технологическим институтом (НИИОСП) им.Н.М.Герсеванова - институтом ОАО "НИЦ "Строительство", Институтом геоэкологии им.Е.М.Сергеева РАН, Московским государственным университетом (МГУ) им. М.В.Ломоносова при участии ОАО "Росстройизыскания", ОАО "Фундаментпроект", Государственного унитарного предприятия г.Москвы "Мосгоргеотрест", ОАО "ГСПИ", ООО "Мостдоргеотрест", Государственного предприятия Московской области "Мособлгеотрест", Московского геологоразведочного института (МГРИ-РГГРУ), Московского государственного строительного университета (МГСУ)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

3 ПРИНЯТ Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации, техническому нормированию и оценке соответствия в строительстве (МНТКС) (приложение Д к протоколу N 39 от 8 декабря 2011 г.)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа государственного управления строительством

Агентство по делам строительства и жилищно-коммунального хозяйства

Министерство строительства и регионального развития

Департамент регулирования градостроительной деятельности Министерства регионального развития

Агентство по строительству и архитектуре при Правительстве

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 июля 2012 г. N 190-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 25100-2011 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2013 г.

6 ИЗДАНИЕ (июль 2018 г.) с Поправками (ИУС 5-2015, 9-2015)

Введение

В настоящем стандарте приведена классификация скальных грунтов как по результатам испытания образца, отобранного из массива, так и классификация для скального массива в целом.

Настоящий стандарт содержит сопоставление классификации дисперсных грунтов с международными классификациями, изложенными в [1]* и [2] .

* Поз. [1]-[4] см. раздел Библиография, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

Учитывая различия в указанных выше классификациях в наименованиях грунтов, а также в методиках определения отдельных характеристик, в настоящем стандарте приведены:

- основные термины, используемые в [1]-[4], а также их определения (см. приложение Д);

- соответствие наименований дисперсных грунтов, используемых в настоящем стандарте, и в [1] и [2] (см. приложение Е);

- методики пересчета результатов определений гранулометрического состава дисперсных грунтов и характеристик пластичности глинистых грунтов (см. приложение Е) для перехода из одной классификации в другую.

Приведенное в настоящем стандарте сопоставление классификаций грунтов даст возможность использовать (в случае необходимости) международные классификации.

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на все грунты и устанавливает их классификацию, применяемую при производстве инженерных изысканий, проектировании и строительстве зданий и сооружений.

К наименованиям грунтов и их характеристикам, предусмотренным настоящим стандартом, допускается вводить дополнительные наименования и характеристики, если это необходимо для более детального подразделения грунтов с учетом природных условий района строительства и специфики отдельных видов строительства.

Дополнительные наименования и характеристики грунтов не должны противоречить классификации настоящего стандарта и должны учитывать частные классификации, установленные в отраслевых нормативных документах.

В настоящем стандарте грунт рассматривается как однородная по составу, строению и свойствам часть грунтового массива.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик

ГОСТ 10650-72 Торф. Метод определения степени разложения

ГОСТ 12536-79 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава

ГОСТ 23161-78 Грунты. Метод лабораторного определения характеристик просадочности

ГОСТ 23740-79 Грунты. Методы лабораторного определения содержания органических веществ

ГОСТ 25584-90 Грунты. Метод лабораторного определения коэффициента фильтрации

ГОСТ 26213-91 Почвы. Методы определения органического вещества

ГОСТ 28622-90 Грунты. Метод лабораторного определения степени пучинистости

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов по указателю "Национальные стандарты", составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 антропогенный грунт (синоним - антропогенно-образованный): Образовавшийся естественно-историческим образом (культурные слои) или созданный человеком разными способами грунт, представленный отходами или продуктами его производственной и/или хозяйственной деятельности, являющимися компонентами геологической среды.

3.2 блок: Совокупность скальных грунтов, отделенная от соседних блоков разрывами или трещинами (тектонический блок, оползневой блок, блок отдельности).

3.3 блок отдельности (отдельность): Часть массива скальных грунтов, ограниченная трещинами, свойства которой могут быть охарактеризованы лабораторными исследованиями образца скального грунта.

3.4 вещественный состав грунта: Химико-минеральный состав вещества твердых, жидких, газовых и биотических (живых) компонентов грунта.

3.5 водопроницаемость: Способность грунта фильтровать воду.

3.6 глинистый грунт: Связный грунт, состоящий в основном из пылеватых и глинистых (не менее 3%) частиц, обладающий свойством пластичности (1%).

3.7 гранулометрический состав грунта: Процентное содержание первичных (не агрегированных) частиц различной крупности по фракциям, выраженное по отношению их массы к общей массе грунта.

3.8 грунт: Любые горные породы, почвы, осадки и техногенные образования, рассматриваемые как многокомпонентные динамичные системы и как часть геологической среды и изучаемые в связи с инженерно-хозяйственной деятельностью человека.

3.9 дисперсный грунт: Грунт, состоящий из совокупности твердых частиц, зерен, обломков и др. элементов, между которыми есть физические, физико-химические или механические структурные связи.

3.10 засоленность: Характеристика, определяемая количеством водорастворимых солей в грунте.

3.11 заторфованный грунт: Песчаный или глинистый грунт, содержащий в своем составе от 3% (для песка) и от 5% (для глинистого грунта) до 50% (по массе) торфа.

3.12 ил: Современный нелитифицированный морской или пресноводный органо-минеральный осадок, содержащий более 3% (по массе) органического вещества, как правило, имеющий текучую консистенцию 1, коэффициент пористости 0,9 и содержание частиц размером менее 0,01 мм более 30% по массе.

3.13 криогенная текстура: Совокупность признаков сложения мерзлого грунта, обусловленная ориентацией, относительным расположением и распределением различных по форме и размерам ледяных включений и льда-цемента.

3.14 криогенные структурные связи грунта: Связи, возникающие в дисперсных и трещиноватых скальных грунтах при отрицательной температуре в результате цементирования льдом.

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

3.16 ледогрунт: Грунт, содержащий в своем составе более 90% льда.

3.17 липкость, прилипаемость (предел адгезионной прочности глинистых грунтов): Способность грунта прилипать к различным материалам при соприкосновении.

3.18 литифицированные глинистые грунты: Глинистые грунты дочетвертичного возраста, прошедшие в своем развитии стадию позднего диагенеза и обладающие преимущественно контактами переходного типа.

3.19 мерзлый грунт: Грунт, имеющий отрицательную или нулевую температуру, содержащий в своем составе видимые ледяные включения и (или) лед-цемент и характеризующийся криогенными структурными связями. Многолетнемерзлый грунт - грунт, находящийся в мерзлом состоянии постоянно в течение трех и более лет. Сезонномерзлый грунт - грунт, находящийся в мерзлом состоянии периодически в течение холодного сезона.

3.20 минеральный грунт: Грунт, состоящий из неорганических веществ.

3.21 морозный грунт: Скальный грунт, имеющий отрицательную температуру и не содержащий в своем составе лед и незамерзшую воду.

3.22 набухающий грунт: Грунт, увеличивающий свой объем при замачивании водой и имеющий относительную деформацию набухания 0,04 (в условиях свободного набухания) или развивающий давление набухания (в условиях ограниченного набухания).

3.23 несвязный грунт: Дисперсный грунт, обладающий механическими структурными связями и сыпучестью в сухом состоянии.

3.24 органическое вещество: Органические соединения, входящие в состав грунта.

3.25 органо-минеральный грунт: Грунт, содержащий от 3% до 50% (по массе) органического вещества.

Читайте также: