Способность породы грунтов быстро поглощать воду и пропускать ее через себя это
Обновлено: 17.09.2024
Toggle navigation
Ремонт в регионах
Часто только за счет подъема влаги в капиллярах глинистых пород и строительных материалов в помещениях появляется сырость.
Поэтому в капиллярной зоне обязательно должна предусматриваться гидроизоляция.
Песок может отдавать почти всю имеющуюся в его порах воду, вытекающую под действием силы тяжести.
В то же время шурфы, колодцы и котлованы, пересекающие полностью насыщенные водой глины, могут совсем не иметь воды.
Мелкозернистые породы способны отбирать влагу у крупнозернистых.
Грунтовые воды, полностью заполняющие поры грунтов и трещины в горных породах, при определенных условиях перемещаются в порах.
Водопроницаемость грунта зависит от:
- его пористости, а также
- от характера пустот и пор.
Но одна величина пористости еще не определяет степени его водопроницаемости.
Грунт может обладать очень значительной пористостью (например, в глине пористость часто достигает 50%), а в то же время быть практически водонепроницаемым;
песок даже при пористости в 30% хорошо проницаем для воды. В данном случае играет роль размер пустот или диаметр пор.
По степени водопроницаемости грунты можно разделить на три группы:
- водопроницаемые;
- полупроницаемые;
- непроницаемые.
К водопроницаемым грунтам относятся галечник, гравий, песок, а также все сильно трещиноватые породы.
К полупроницаемым грунтам можно отнести такие породы, как супеси и суглинки, лёсс, торф, реже пористые известняки и мергели.
К непроницаемым грунтам принадлежат глины, а также массивные кристаллические и нетрещиноватые осадочные породы.
Практическая водонепроницаемость глины объясняется прежде всего тем, что поры в ней имеют незначительный размер и вода при движении испытывает большое сопротивление, создаваемое силами поверхностного натяжения частиц.
Поверхность же всех глинистых частиц в единице объема очень велика. Существенным обстоятельством, делающим глину непроницаемой, является и щелевидная форма пор.
Таким образом, глинистые слои являются водоупорными для находящейся над ними грунтовой воды. Поэтому глину используют для предупреждения фильтрации воды к сооружению или через плотину, устраивая специальные глиняные замки.
Движение подземных вод в порах рыхлых и в трещинах скальных пород в случае полного заполнения их водой называется фильтрацией.
Коэффициент фильтрации является важнейшей характеристикой породы.
Ориентировочные величины этого коэффициента даны в табл. 2.
Уточнение их для каждого конкретного случая может быть произведено расчетным либо лабораторным методом или найдено в полевых условиях.
Между величинами коэффициента фильтрации и высотой капиллярного поднятия имеется определенная зависимость.
Ориентировочное значения коэффициента фильтрации рыхлых горных пород
ВОДОПРОНИЦАЕМЫЕ ПОРОДЫ (русск. ) — горные породы (почвогрунты) , способные пропускать воду, что зависит от размеров и количества пор, пустот, трещин. Хорошо проницаемы галька, гравий, крупнозернистый песок, трещиноватые и растворимые, пораженные карстом горные породы. Полупроницаемы глинистые пески, пористые суглинки, лёсс, рыхлые песчаники.
ВОДОУПОРНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ (русск. ) — практически не пропускающие воду, например глина, плотные породы, лишенные трещин, а также мерзлые грунты, поры и трещины которых заполнены льдом. Такие водоупоры ограничивают водоносный слой снизу, а иногда перекрывают его и сверху.
Влагоемкость - характеризует способность пород вмещать и удерживать определенное количество воды. Грунты подразделяются по степени влагоемкости на влагоемкие (торф, глины, суглинки), слабовлагоемкие ( мел, мегрегель, супеси) и невлагоемкие (скальные грунты, пески, гравий).
Гигроскопическая влагоемкость определяет способность породы притягивать из воздуха парообразную влагу и соответствует количеству прочно связанной (гигроскопической) воды.
Максимально - молекулярная влагоемкость соответствует максимальному количеству связанной воды в породе, удерживаемой силами молекулярного притяжения.
Капиллярная влагоемкость соответствует максимальному количеству воды в капиллярных порах.
Полная влагоемкость соответствует максимальному количеству воды, удерживаемой породой при полном насыщении ее водой.
Водоотдача - способность водонасыщенных грунтов отдавать гравитационную воду в виде свободного стока. Для количественной оценки водоотдачи применяют коэффициент водоотдачи
где Vв - объем вытекающей воды;
Vн - объем осушенной части породы.
Величина коэффициента водоотдачи может быть определена по формуле
ρd - плотность сухого грунта;
Wм.м.в - максимально - молекулярная влагоемкость.
Наибольшей водоотдачей обладают обладают галечники, гравии, крупнозернистые гравелистые пески(µ = 0.2 - 0.35). У влагоемких грунтов гравитационная водоотдача низка (µ = 0.01 - 0.05).
Разность между полной влагоемкостью и естественной влажностью называется дефицитом насыщения.
Недостаток насыщения характеризует то кол-во воды, которое единица объема породы может поглотить при повышении уровня.
Водопроницаемость - способность пород пропускать через себя воду под действием напора.
Водопроницаемость зависит от размера сообщающихся между собой пор и трещин от напора, под действием которого движется вода. На водопроницаемость оказывают влияние также состав породы, особенности ее сложения, вязкость фильтрующей воды.
Количественно водопроницаемость пород характеризуется коэффициентом фильтрациипород Кф, имеющим размерность м/сут, м/с, см/с.
В зависимости от Кф выделяют породы с высокой водопроницаемостью (больше 1 м/сутки - песок, гравий, галечник) с невысокой проницаемостью ( от 1 до 0,001 м/сутки - глинистые пески, суглинки) и практически водонепроницаемые (Кф меньше 0,001 м/сутки - глины, монолитные скальные породы)
Водонепроницаемые породы принято назвать водоупорами. При большой мощности глины практически водоупорны. Однако необходимо помнить, что абсолютно водонепроницаемых пород в природе не существует.
Дресвяно-щебенистый грунт – это мелкообломочный несвязный материал, в котором больше 50% зерен имеют размеры 2-10 мм и остроугольную неправильную форму. Остальную часть составляют неокатанные частицы с диаметром от 10 мм до 200 мм и незначительное количество мелкодисперсных примесей.
Дресвяно-щебенистый грунт – это доступный и недорогой строительный материал. Он добывается в больших количествах при разработке карьеров или в процессе строительства.
Встречаются и другие названия материала:
- Дресвяниково-щебенистый грунт
- Дресва каменная
- Щебенистая дресва
- Дресвяник со щебнем
- Хрящ со щебнем
- Хрящевато-щебенистый грунт
- Гверста со щебнем
- Гверстница с примесью щебня
Дресвяно-щебенистый грунт образуется в результате выветривания горной породы. В процессе генезиса не происходит переноса из одного места в другое, поэтому материал принадлежит к элювиальному типу. Минеральный состав довольно однородный, так как этот грунт остается в том же месте, где и образовался. Чаще всего он состоит из осадочных пород, немного реже из метаморфических. Они легче разрушаются под воздействием факторов внешней среды. Но встречаются и другие разновидности.
Этот тип грунтов имеет исключительно континентальное происхождение. Ведь на морском дне, в поймах рек и озер частицы постоянно подвергаются воздействию воды, становятся окатанными и превращаются в гальку.
Гораздо реже дресвяно-щебенистый грунт получают техногенным путем – в процессе дробления частично выветрелой горной породы. Впоследствии он не сортируется, что отличает его от щебня или отсева.
Дресвяно-щебенистый грунт залегает в глубине массива со средней степенью выветрелости. Поэтому в его составе встречаются средние обломки, мало примесей глины или песка. Добывают этот материал в карьерах. Его также получают во время разработки месторождений с полезными ископаемыми, иногда в процессе рытья котлованов и траншей.
В следующем разделе мы расскажем об основных разновидностях дресвяно-щебенистого грунта.
Виды дресвяно-щебенистого грунта
Дресвяно-щебенистый грунт можно разделить на виды в зависимости от минерального состава, который существенно влияет на характеристики материала.
Грунт может образоваться из таких пород:
- Осадочных (известняк, гипс, доломит, опока, аргиллит, мергели)
- Метаморфических (роговик, сланцы, палевый шпат, мрамор, серпентинит, кварцит)
- Магматических (базальт, диорит, габбро, гранит, кварц, диабаз, порфирит)
Самыми распространенными являются осадочные и метаморфические грунты. Эти породы легче поддаются выветриванию, чем метаморфические. При этом последние разновидности считаются более ценными, так как имеют большую прочность.
Дальше мы подробнее расскажем о свойствах материала.
Свойства дресвяно-щебенистого грунта
По своим характеристикам дресвяно-щебенистый грунт приближается к отсеву, так как представляет собой смесь крупного песка и хрупких камней.
На практике, для понимания особенностей материала, изучают следующие его свойства:
- Гранулометрический состав
- Коэффициент истираемости
- Степень выветривания
- Прочность
- Плотность
- Пористость
- Естественную влажность
- Водопроницаемость
- Водопоглощение и водонасыщение
- Водостойкость
- Пучинистость
- Засоленность
В продолжении раздела вы узнаете детально о каждой из этих характеристик.
Гранулометрический состав
Гранулометрический состава дресвяно-щебенистого грунта неоднородный. Больше половины – это зерна с размером 2-10 мм. Кроме них в материале встречаются частицы больше 10 мм, некоторые имеют диаметр 100-200 мм.
Количество мелкого наполнителя (глины, песка) незначительное. Таких примесей, в зависимости от места добычи, может быть больше или меньше 10%. При этом объем песчаной фракции никогда не превышает 40%, а глинистой – 30%. Это говорит о чистоте грунта, расширяет возможности его применения.
Определяют гранулометрический состав разными способами. В полевых условиях применяют метод грохочения, позволяющий исследовать большие массы грунта (300-1000 кг). В лабораториях отдают предпочтение ситовому способу. Образец просеивают через сита с разным диаметром ячеек. Пробы небольшого объема можно обследовать вручную, измерив диаметр каждой частицы.
Коэффициент истираемости
Под коэффициентом истираемости понимают соотношение массы частиц с диаметром меньше 2 мм к общему весу образца после испытания в барабане. Измеряется коэффициент в процентах или долях единицы.
Этот показатель означает, насколько прочной и выветрелой является порода, готова ли она противостоять дополнительным нагрузкам. Меньшая истираемость у магматических и метаморфических грунтов. Такую щебнистую дресву часто используют для покрытия дорог и площадок.
Степень выветривания
При изучении характеристик прочности и износоустойчивости необходимо узнать степень выветривания породы. Чем меньше она подвергается воздействию различных факторов внешней среды, тем она прочнее.
Для этого образец также прокручивают в барабане. Перед началом испытания определяют соотношение частиц с размерами до 2 мм и выше 2 мм. То же самое делают после испытания. Чем меньше разница между двумя показателями, тем ниже степень выветривания грунта.
Дресвяно-щебенистый грунт относится к слабовыветрелым или средневыветрелым. Этот материал залегает в довольно глубоких слоях массива, что затрудняет доступ воздуха и осадков.
Прочность
Под прочностью понимают способность грунта сохранять свою целостную структуру и не разрушаться при действии разных типов нагрузки. Для изучения характеристики пробы поддают одноосному и трехосному сжатию, воздействуют на образцы по касательной (сопротивление горизонтальному сдвигу).
Сжимаемость мелкообломочных грунтов низкая. Но у дресвяных и щебнистых разновидностей она выше, чем у гальки и гравия. Этот тип материала имеет пористость выше и рыхлую структуру, поэтому под разным давлением уменьшается в объеме. Но даже в этом случае сжимаемость у него гораздо ниже, чем у песка, глины или суглинка.
Сопротивление горизонтальному сдвигу у дресвяно-щебенистого грунта выше, чем у гальки и гравия. Это свойство зависит от силы сцепления между отдельными частицами. Поскольку в дресве они неокатанные, то труднее смещаются по отношению друг к другу, чем зерна с гладкой поверхностью.
Плотность
Под плотностью понимают соотношение объема образца грунта к его массе. Показатель измеряется в г/смᶾ или кг/мᶾ.
Различают разные виды плотности:
Общая плотность учитывает данные всех трех фаз грунта – твердой, жидкой и газообразной. Этот показатель изменчивый; он зависит от степени уплотнения образца и его влажности.
Плотность твердой фазы – это соотношение объема и массы минеральных частиц. У дресвяно-щебенистого грунта она находится в пределах 2650-2700 кг/мᶾ. Если материал состоит из основных или ультраосновных магматических пород (пикриты, базальты, долериты), плотность твердой фазы может возрастать до 3000-3300 кг/мᶾ.
Плотность скелета – это соотношение объема и массы сухого образца в его естественном сложении. Показатель учитывает данные твердой и газообразной фазы (объем пор). У дресвяно-щебенистого грунта, который не имеет в составе большого количества наполнителей, плотность скелета относительно низкая, в пределах 1650-1900 кг/мᶾ.
Пористость
Пористость – это количество и объем промежутков между твердыми частицами грунта. Для ее определения сначала измеряют объем полностью сухого образца в естественном сложении, затем после максимального уплотнения. Разница между двумя показателями и будет объемом, который занимают поры. Также его можно вычислить по количеству воды, которая необходима для полного насыщения влагой образца (жидкость заполняет промежутки между зернами грунта).
Чтобы понять, какую часть образца занимают пустоты, вычисляют коэффициент – соотношение объема пор к общему объему образца. Он обозначается процентами либо долями единицы.
Пористость дресвяно-щебенистого грунта относительно высокая, на уровне 35-45%. Это связано с небольшим содержанием наполнителя (песка, глины) и неправильной формой зерен. Частицы не могут быть утрамбованы плотно, поэтому между ними остается много промежутков. У сильновыветрелых пород пористость всегда выше, чем у слабовыветрелых, так как в самых твердых больше трещин.
Неуплотненный материал с высокой пористостью хорошо пропускает воду, поэтому его часто используют в дренажных системах. Но в то же время он быстро разрушается от воздействия воды, превращаясь в супесь. По этой причине его не используют в строительстве фундаментов, так как он может провоцировать усадку зданий.
Естественная влажность
Естественная влажность – это степень насыщения грунта водой в местах его природного залегания. Измеряется она по изменению массы (объема) образца до и после высушивания. Параметр изменчивый, зависит от климатической зоны, погоды, времени года. Например, после выпадения осадков или таяния снега он повышается, а в летний период и при замерзании грунта снижается.
У мелкообломочных грунтов естественная влажность определятся количеством воды, находящейся в порах и впитанной наполнителем. Сама порода жидкость практически не втягивает (исключением являются лишь сильновыветрелые осадочные разновидности). Именно поэтому у дресвяно-щебенистого грунта влажность невысокая. Этот материал в неуплотненном состоянии хорошо пропускает воду. Объем мелкодисперсного наполнителя в нем небольшой, поэтому жидкость практически не задерживается.
Водопроницаемость
Водопроницаемость – это способность грунта пропускать воду под давлением градиента напора в полностью влагонасыщенном состоянии. Определяется свойство коэффициентом фильтрации, который показывает, сколько метров за сутки проходит вода.
Жидкость в таких грунтах движется из верхних слоев в нижние через сообщающиеся между собой поры и трещины внутри твердых частиц. В дресвяно-щебнистом грунте таких пустот много, поэтому водопроницаемость у него высокая и достигает сотен метров в сутки. Снижается показатель при наличии примесей глины или песка.
Водопоглощение и водонасыщение
Водопоглощение и водонасыщение – это показатели, которые отображают способность грунта впитывать жидкость. Они определяются по соотношению веса насыщенного водой и полностью сухого образцов; измеряются в долях единиц или процентах (коэффициент водонасыщения).
Под водопоглощением понимают способность образца поглощать жидкость в естественных условиях. Водонасыщением называют степень поглощения воды в особых ситуациях (при повышенной температуре или давлении).
Эти две характеристики во многом зависят от качества и количества наполнителя. Они высокие у дресвы, содержащей примеси глины, суглинка или супеси. Дресвяно-щебенистый вид относится к маловлажным, его коэффициент водонасыщения меньше 0,5.
Водостойкость
Водостойкость – это способность грунта сохранять свою структуру и строение под воздействием воды.
Для дресвяно-щебенистого грунта определяют такие показатели:
Размокаемость – это свойство грунта терять свою структуру при замачивании в воде. При изучении этого параметра определяют время, за которое образец распадается на отдельные частицы, скорость с которой он теряет массу, и характер размокания. Показатель зависит от прочности связей между отдельными частицами, пористости и минерального состава. Дресвяно-щебенистый грунт плохо размокает в воде. Это свойство усиливается у разновидностей с примесями глины и суглинка и при большом содержании растворимых солей.
Размываемость – это устойчивость грунтового массива перед воздействием водного потока. Чаще всего вода стекает параллельно поверхности земли. При этом частицы грунта перемещаются из верхних горизонтов в нижние. Размываемость зависит от степени размокаемости и растворимости грунта. Она повышается при высоком содержании песка и глины. Дресвяно-щебнистые разновидности довольно устойчивы к действию воды и размываются слабо. Поэтому их часто используют для укрепления склонов холмов, берегов рек.
Пучинистость
Морозная пучинистость – это свойство грунта расширяться при минусовых температурах. Явление можно объяснить тем, что вода, превращаясь в лед, увеличивает свой объем. Пучинистость выражена в грунтах, способных впитывать и накапливать жидкость.
Дресвяно-щебенистый грунт быстро пропускает воду через свою толщу, и она редко задерживается. Поэтому пучинистость у него низкая. Показатель увеличивается при повышении содержания глинистого или песчаного наполнителя.
Грунт с низкой пучинистостью хорошо подходит для создания подушки под дорожным полотном, основы под фундаментом. Его объем остается одинаковым при смене сезонов, а значит здания и трассы становятся более устойчивыми. На асфальте не появляются ямы, фундаменты не дают трещин.
Засоленность
Засоленность – это процентное содержание легкорастворимых и среднерастворимых солей в грунте. Чаще всего они представлены сульфатами и хлоридами. Дресвяно-щебенистый грунт считается засоленным, если этих соединений в его составе больше 2%. Такой материал менее прочный, он быстрее размягчается и размокает в воде; массивы размываются во время паводка.
Показатель высокий у грунтов, состоящих из таких осадочных пород как известняк или гипс. Засоленность увеличивается при наличии глины или песка в качестве наполнителя. Поскольку в дресвяно-щебнистом грунте этих примесей мало, то и засоленность у него довольно низкая.
В продолжении статьи вы узнаете о способах использования дресвяно-щебенистого грунта.
Применение дресвяно-щебенистого грунта
Дресвяно-щебенистый грунт соединяет в себе одновременно свойства отсева и крупного песка. Он содержит минимальное количество примесей, способных негативно повлиять на его характеристики. Грунт не поддается дополнительной сортировке, поэтому гранулометрический состав у него полиморфный. Это играет свою положительную роль. Например, мелкие частицы заполняют промежутки между крупными зернами, увеличивая плотность грунта.
Основные области применения дресвяно-щебенистого грунта:
- Строительные работы
С его помощью можно укрепить менее прочные глинистые и песчаные грунты. Он также подходит для поднятия и выравнивания участков, отсыпки и обратной засыпки. - Дорожные работы
Материал отлично подойдет для отсыпки и ремонта грунтовых дорог. - Благоустройство территории
Этот грунт часто используют для засыпки детских и спортивных площадок, парковок, старых канав и ям на дорогах. Он хорошо подходит для создания основы под тротуарным покрытием и плиткой. - Ландшафтный дизайн
Дресвяно-щебнистым грунтом украшают клумбы, газоны, альпийские горки, искусственные пруды и водоемы.
Дресвяно-щебенистый грунт – это доступный и недорогой строительный материал. Он добывается в больших количествах при разработке карьеров или в процессе строительства. Потом сразу поступает в продажу, не проходя дополнительной обработки. Это значительно снижает себестоимость, поэтому купить такой грунт всегда можно по невысокой цене. В результате строительные работы значительно удешевляются, а качество их остается высоким.
Читайте также: