Грунты и воды

Грунты оснований представляют собой сложное физическое тело, состоящее из трех основных элементов: минеральных частиц различной формы, прочности и состава, образующих грунтовой скелет (твердая фаза), воды и воздуха (жидкая и газообразная фазы), заполняющих пустоты между частицами грунта.

Минеральные частицы грунтов оснований являются продуктом выветрившихся горных пород.

По условиям образования (отложения, переноса частиц) различаются следующие грунты:

а) элювиальные — грунты, возникшие при выветривании пород и оставшиеся на месте своего происхождения. Частицы этих грунтов отличаются остро угловатой (неокатанной) формой;

б) аллювиальные — грунты, осевшие из текущей воды на дне долин, оврагов, рек. Частицы их отличаются меньшей или большей окатанностью в зависимости от длины пройденного ими пути до места отложения — образования;

в) ледниковые — грунты, перенесенные к месту своего образования движущимися льдами, талыми водами ледников и отличающиеся большим разнообразием размеров частиц;

г) морские, лагунные, озерные — грунты, осевшие в спокойной воде и характеризующиеся очень мелкими размерами частиц.

Графически единица объема грунта (рис. 1, а), в котором содержатся все три фазы, может быть разделена на три части (рис. 1, б), показывающие объемное содержание в нем минеральных частиц, воды и воздуха. Размеры и форма частиц и пор и общий объем пустот и воды в еди­нице объема грунта могут быть разные, чем и объясняется большое разнообразие свойств грунтов основания.

Физические свойства грунтов

Основными физическими (объективными) свойствами грунтов основания являются: плотность (рыхлость) грунтового скелета, влажность и связность грунтов, структура и состав его минеральных частиц. Эти свойства характеризуют строительные качества грунтов естественных оснований и их сопротивление сжатию. Характеристики грунтов, как правило, определяются в лабораторных условиях путем исследования образцов, взятых на строительной площадке в их естественном залегании, то есть с ненарушенной структурой и естественной влажностью. Исходным данным для лабораторных исследований образцов грунта служит его объемный вес g0. Эта величина, как правило, определяется непосредственно на строительной площадке, так как вода в образце подвергается испарению, меняет вес образца и влияет на точность результатов исследования.

Плотность (рыхлость) грунтов

Характеризуется коэффициентом пористости e — отношением объема пустот к объему минеральных частиц в единице объема грунта. Чем больше плотность грунта, тем меньше его деформативность (осадка) под влиянием нагрузки от веса сооружения и тем больше его сопротивление сжатию.

Влажность (объёмная) грунтов

Выражается отношением объема воды в порах к общему объему пустот в единице объема грунтового скелета. Кроме объёмной различают весовую влажность, которая определяется как отношение веса воды в порах определённого объёма грунта к весу сухого грунта того же объёма. Степень влияния влажности на сопротивление грунта сжатию зависит от структуры (формы) частиц грунтового скелета и их размеров. Влажность оказывает большое влияние на сопротивление грунтов основания, состоящих из мелкозернистых и чешуйчатых минеральных частиц, и весьма малое влияние на крупнозернистые грунты.

Связность грунта

Зависит от формы и размеров частиц грунта, удельной поверхности соприкасания частиц между собой и влажности грунта. Как известно, при соприкасании частиц грунтового скелета с водой вода поднимается по капиллярным ходам, образуются водоколлоидные связи (пленки) и происходит взаимное притяжение частиц между собой. Отметим, что при одной и той же влажности силы притяжения увеличиваются с уменьшением (утонением) размеров водо-коллоидных пленок и с увеличением удельной площади соприкасания частиц. Различают грунты с малой и большой связностью.

Малой связностью отличаются грунты зернистой структуры (рис. 1, в). Их грунтовой скелет имеет большую пористость и малую удельную поверхность соприкасания между частицами. Поэтому грунты зернистой структуры обладают малой силой взаимного притяжения минеральных частиц, то есть малой связностью. По мере испарения воды грунтовой скелет из зернистых частиц теряет свою связность и при незначительном воздействии на него силы рассыпается. Вот почему грунты зернистой структуры рассматриваются как сыпучие, частицы которых находятся в простом соприкосновении.

Большой связностью отличаются грунты, которые имеют слоистую чешуйчатую структуру (частицы размером меньше 0,005 мм — рис. 1, г) с большой удельной поверхностью соприкасания между частицами и с мельчайшими порами — ходами. В таком грунтовом скелете вода заполняет все поры и образует тонкие водо-коллоидные пленки, обволакивающие частицы скелета. Благодаря этому создается взаимное притяжение частиц, и грунт приобретает способность не рассыпаться как во влажном, так и в сухом состоянии. По мере испарения влаги промежутки между частицами уменьшаются (пленки утоняются) и силы притяжения еще увеличиваются; с увеличением влажности силы притяжения между частицами ослабляются. Такие грунты рассматриваются как связные.

По минеральному составу грунтового скелета и процентному содержанию в них чешуйчатых (глинистых) частиц грунты оснований подразделяются на две инженерно-геологические группы:

1. Песчаные — при содержании в грунтовом скелете чешуйчатых частиц менее 3 %; (супеси — при содержании чешуйчатых частиц 3–10 %, суглинки 10–30 %);
2. Глинистые — свыше 30 % чешуйчатых частиц.

Кроме указанных (основных) грунтов, в качестве оснований служат лессовидные и скальные грунты.

Типы грунта

Все грунты делятся на натуральные и искусственные. К натуральным или естественным можно отнести грунты, структура которых сформировалась под воздействием природы. Все грунты,которые были насыпаны либо укреплялись человеком, называют искусственными.

Помимо типов грунты разделяются ещё на несколько видов:

Скалистые грунты

Являются отличным основанием для стройки, поэтому на таких грунтах можно строить дом любых размеров,  о просадках и усадках можно не беспокоиться.

Этот грунт самый надежный, но при разработке скального грунта неизбежно возникнут сложность.

Хрящеватые грунты

Состоят из каменных и гравийных прослоек, которые не размываются и не подвергаются  усадке. На хрящевых грунтах заглубляют фундамент на 0,5 метра и более т.к. грунт всё же не такой устойчивый как скалистый.

Песчаные грунты

Состоят из сыпучей смеси кварца и других минералов, состоящей из небольших частиц размером до 2 мм. Песчаный грунт легко пропускает воду, отлично уплотняются под собственным весом строения и незначительно промерзает. Такие грунты идеально подходят для основы под строительство, если не размываются грунтовыми водами. Фундамент
на песчаных грунтах необходимо строить с обязательным армированием. Глубина залегания фундамента в крупных песках с примесью гравия может быть минимальной, но не менее 0,5 м; в мелких сухих и пыльных песчаных, а также глиняных почвах, примерно 0,7 м. В водянистых песках и в мокрой пластичной глине, глубина фундамента должна быть наибольшая — 1 м.

Супесь

Это грунт, состоящий из песка в котором содержание глины не превышает 10%. В суглинках содержание глины больше, от 10 до 30 %.

Грунты с высоким содержанием глины состоят из частиц, по размеру которые не превышают 0,005 мм. Глинистые грунты подвержены размытию, медленнее уплотняются, осадка зданий, построенных на глинистой почве, продолжается дольше. Глина,в порах которой большое количество влаги, очень сильно подвержена морозному пучению, что, в свою очередь, значительно усложняет строительство. Фундамент необходимо закладывать на всю глубину промерзания. У сухой и уплотнённой глины высокая несущая способность, такой грунт послужит хорошим основанием для фундамента.

Песчано-глинистый грунт

Другими словами плывун, насыщенный водой, не стоит использовать в качестве основания для фундамента, и подыскать себе другой участок для строительства.

Грунты в состав которых входят органические частицы до 20%, такие как ил, торф, болотный грунт, растительный грунт и т.д., неоднородны и пригодны для строительства только после специальной подготовки. Необходимо предварительно либо удалить органический слой, если он не большой, либо предварительно укрепить грунт для увеличения несущей способности.

Грунтовые воды

В свою очередь могут так же пагубно сказываться на материалы из которых состоит фундамент попросту разрушая его. В любом случае перед началом строительства  нужно знать уровень залегания грунтовых вод и их химический состав, состав грунта, и глубину промерзания грунта.

Классификация грунтов по степени набухания

Классификация грунтов по степени просадочности

Классификация грунтов по степени пучинистости при замерзании