Строительные свойства грунтов: Классификация и строительные свойства грунтов

Строительные свойства и классификация грунтов

Грунтами называют породы, залегающие в верхних слоях земной коры: песок, супеси, глины и суглинки, торфянистые и скальные грунты, а также плывуны.

К основным свойствам грунтов, влияющим на технологию производства, трудоемкость и стоимость земельных работ, относятся:
— плотность;
— влажность;
— сцепление;
— разрыхленность;
— угол естественного откоса;
— размываемость.

Плотностью принято считать массу 1 м³ в естественном состоянии. Плотность песчаных и глинистых грунтов — 1,5 … 2 т/м³, скальных неразрыхленных до 3 т/м³.

Влажность характеризуется степенью насыщенности пор грунта водой. Грунты, имеющие влажность до 5 %, считают сухими, свыше 30 % — мокрыми.

Разрыхленность — это увеличение объема грунта в процессе его разработки. Различают первоначальное разрыхление, т.е. увеличение объема по сравнению с естественным состоянием сразу после разработки грунта, и остаточное разрыхление, наблюдаемое после его уплотнения.

Уплотненный грунт практически никогда не принимает первоначального объема.

Первоначальное и остаточное разрыхления имеют соответствующие коэффициенты: коэффициент первоначального разрыхления (Кр) составляет для песчаных грунтов 1,08 … 1,17, суглинистых и глинистых грунтов — 1,14 … 1,3; коэффициент остаточного разрыхления (Кор) принимают равным для песчаных грунтов 1,01 … 1,025, суглинистых и глинистых — 1,015 … 1,09. Первоначальное разрыхление грунта позволяет эффективнее использовать земельно-транспортные машины.

Сцепление характеризуется начальным сопротивлением грунта сдвигу и зависит от вида грунта и его влажности. Сцепление определяется на специальных приборах. Сила сцепления для песчаных грунтов составляет 0,003 … 0,05 МПа, для глинистых — 0,005 … 0,2 МПа. В мерзлых грунтах сила сцепления значительно возрастает. От сцепления грунта во многом зависит производительность машин, поэтому при нормировании земляных работ пользуются классификацией, составленной по признаку трудности разработки грунтов.

Эта классификация приведена в ЕНиР сб. 2 «Земляные работы».

Категория трудности определяется видом грунта и зависит от метода его разработки. Грунты, разрабатываемые экскаватором, имеют шесть категорий трудности: скреперами — I … II, бульдозерами — I … III, разрабатываемые вручную — I … VI.

Угол естественного откоса грунта характеризуется его физическими свойствами: силой сцепления, давлением вышележащих слоев, углом внутреннего трения и другими свойствами, при которых грунт находится в состоянии предельного равновесия. Величину угла естественного откоса необходимо знать при устройстве крутизны откосов выемок и насыпей. Например, при суглинистых грунтах и глубине выемок до 3 м в постоянных сооружениях крутизну откосов принимают 1 : 1,25, в постоянных насыпях — 1 : 1,5, в котлованах и траншеях — 0,5 : 1.

Размываемость грунта характеризуется скоростью движения воды, уносящей его частицы. Для мелких песков наибольшая скорость движения воды не должна превышать 0,5 . .. 0,6 м/с, для крупных песков — 1 … 2 и для глинистых плотных грунтов — 1,5 м/с.

Основные свойства грунтов и детальная их классификация приведены в СНиП. В приложениях к СНиП и пособиях приведены методы определения объемов земляных работ, а также все расчетные формулы (насыпи, выемки, переходные треугольники, элементы откосов, пирамиды, котлованы, траншеи и т.д.).

Основные свойства и классификация грунтов

Задать вопрос

Наши специалисты ответят на любой интересующий вопрос по услуге

Состав почвы является одним из самых главных критериев, по которым выбирается участок под застройку. Существует большое количество разновидностей грунтов, которые относят к разным группам. Так как геодезические работы осуществляются преимущественно согласно строительному проекту, то наиболее востребованной станет именно эта классификация. Строительная классификация грунтов является наиболее распространенным методом изучения свойств почвы и позволяет выделить его основные характеристики. От особенностей грунта зависит возможность дальнейшего использования участка для определенных целей, поэтому без тщательного исследования физико механических свойств грунтов не обойтись.

Классификация грунтов

Выделяют два основных класса грунтов:

• Скальные.
• Нескальные.

Жесткие структурные связи в скальных почвах делают сложным застройку участков с таким типом грунтов. Плотная структура осложняет закрепление несущие элементы будущего объект. Нескальные почвы не имеют жестких структурных связей и отличаются своим многообразием. Дисперсность и рассыпчатость почвы является главным признаком нескальных грунтов. Хоть прочность у нескальных почв значительно ниже, чем у скальных, но строительство на участках с таким типом почвосмеси наиболее предпочтительно.

Какие бывают почвы

В строительной классификации присутствуют несколько видов грунта:

• Скальный. Категория представляет собой крепкие породы, которые отличаются прочностью и низким водопоглощением. Практически непригодны для строительства, так как залегают в виде массивов и на них трудно надежно закрепить объекты либо проложить магистрали. К скальным породам относятся: гранит, известняк и т. д.
• Полускальный. Сцементированные породы, которые могут уплотняться. На участке с полускальными грунтами строительство должно учитывать особенность материала и подбирать технологии и стройматериалы для дальнейшего предотвращения уплотнения и просадки. Чаще всего категория представлена гипсом и алевролитом.
• Песчаный. Непластичная почва, которая образовалась в результате разрушения скальных пород. В среднем гранулы песка могут иметь размеры. Каждая песчинка считается таковой при наличии размеров от 0,05 до 2 мм.
• Крупнообломочный. Очень похож на классический песчаный грунт, но при этом размер гранул будет превышать отметку в 2 мм. В составе почвы данного вида присутствует более 50% крупных обломков, благодаря чему почвосмесь имеет неоднородный состав.
• Глинистый. Глинистая почва представляет собой супермелкую фракцию, размер частиц которой составляет 0,005 мм. Изначально это скальная порода, которая была существенно деформирована и разрушена за длительный период времени.

Глинистые и песчаные грунты преобладают на территории Российской Федерации. Строительство может производиться на различных почвосмесях, но при этом важно учитывать свойства грунтов для выбора наиболее оптимальных стройматериалов.

Свойства грунтов

В зависимости от состава и свойства грунтов рассчитывается стоимость и технология строительных работ, а также трудоемкость земельных работ. Основными свойствами грунтов выступают:

1. Влажность. В зависимости от насыщенности почвы водой различают два типа грунтов: сухие и мокрые. Сухие почвосмеси содержат в своем составе не более 5% влаги. Мокрые грунты могут иметь показатель влажности более 30%, а также иметь разный размер пор.
2. Плотность. Плотность материала рассчитывается путем измерения массы одного кубического метра почвы. В среднем нескальные породы имеют плотность в пределах 1,5-2 тонны/м³, а скальные — до 3 тонн.
3. Размываемость. Показатель обозначает скорость течения жидкости, вымывающей породу. Если для мелкопесчаных грунтов этот показатель должен быть менее 0,6 м/с, то для глин — 1,5 м/с.
4. Разрыхленность. Каждый грунт при разработке увеличивается в объеме и не восстанавливает свои изначальные размеры в течение длительного времени. При строительстве различают два типа разрыхления. Первоначальное разрыхление измеряется сразу после разработки почвы. Песчаные почвосмеси имеют первоначальный коэффициент в пределах 1,08-1,17, суглинки и глинистые — 1,14-1,3. Если грунт вывозится за территорию участка, то этот показатель позволяет эффективно использовать транспорт. Остаточное разрыхление для почв на основе песка равно 1,01-1,025, для глинистых и суглинистых — 1,015-1,09.
5. Сцепленность. От сцепленности грунтов зависит сложность проведения работ. Мерзлый грунт имеет наибольший показатель сцепленности и является достаточно сложным для разработки. Песчаные почвы имеют силу сцепления 0,003-0,05 МПа, глинистые грунты — 0,005-0,2 МПа.
6. Угол естественного откоса. Данный показатель имеет большое значение при устройстве отвалов и насыпей. Также показатели учитываются при рытье траншей и котлованов, откосов.

Классифицирование грунтов позволяет сделать строительно-земельные работы более простыми благодаря известным свойствам почвы. Выбор подходящей техники и оборудования позволяет сэкономить не только материальные ресурсы, но и сделать труд рабочих более простым.

КАКОВЫ ИНЖЕНЕРНЫЕ СВОЙСТВА ГРУНТА?

Сурьяканта | 8 марта 2015 г. | Геотехника, материалы, грунт, испытания грунта | 11 комментариев

При работе с грунтом в качестве строительного материала учитываются следующие свойства грунта.

• Сплоченность
• Угол внутреннего трения
• Капиллярность
• Проницаемость
• Эластичность
• Сжимаемость

1. Сцепление

Это внутреннее молекулярное притяжение, которое сопротивляется разрыву или сдвигу материала. Сплоченность мелкозернистых почв обеспечивается пленками воды, которые связывают вместе отдельные частицы в почвенной массе. Сплоченность – это свойство мелкозернистого грунта с размером частиц менее 0,002 мм. Сплоченность почвы уменьшается с увеличением влажности. Сцепление выше в хорошо уплотненных глинах и не зависит от приложенной внешней нагрузки.

2. Угол внутреннего трения

Сопротивление скольжению зерновых частиц грунтовой массы зависит от угла внутреннего трения. Обычно считают, что величина угла внутреннего трения почти не зависит от нормального давления, но зависит от степени упаковки частиц, т. е. от плотности. Грунты, подверженные более высоким нормальным напряжениям, будут иметь более низкое содержание влаги и более высокую объемную плотность при разрушении, чем грунты, подверженные более низким нормальным напряжениям, и, таким образом, угол внутреннего трения может измениться. Истинный угол внутреннего трения глины редко равен нулю и может достигать 26 9 .0033 0 . Угол внутреннего трения для сыпучих грунтов может варьироваться от 28 ⁰ до 50 ⁰ .

3. Капиллярность

Это способность почвы пропускать влагу во всех направлениях независимо от силы гравитации. Вода поднимается вверх через поры почвы за счет капиллярного притяжения. Максимальная теоретическая высота капиллярного подъема зависит от давления, которое имеет тенденцию нагнетать воду в почву, и эта сила увеличивается по мере уменьшения размера частиц почвы. Капиллярный подъем во влажной почве может в 4—5 раз превышать высоту капиллярного подъема в той же почве в сухом состоянии.

Крупный гравий не имеет капиллярного подъема; крупный песок имеет до 30 см; мелкий песок и грунты имеют капиллярное поднятие до 1,2 м, но сухой песок имеет очень слабую капиллярность.

Глины могут иметь капиллярное поднятие до 0,9-1,2 м, но чистые глины имеют очень низкую ценность.

4. Проницаемость

Проницаемость грунта – это скорость, с которой вода течет через него под действием гидравлического градиента. Прохождение влаги через промежутки или поры почвы называется «9».0055 перколяция ’. Почвы, имеющие достаточную пористость для просачивания, называются « проницаемыми » или « проницаемыми », а те, которые не пропускают воду, называются « непроницаемыми » или « непроницаемыми ». Скорость потока прямо пропорциональна напору воды.

Проницаемость является свойством массы почвы, а не отдельных частиц. Водопроницаемость связного грунта, как правило, очень мала. Знание проницаемости требуется не только для решения проблем просачивания, дренажа и грунтовых вод, но также и для определения скорости оседания конструкций на водонасыщенных грунтах.

5. Эластичность

Грунт считается упругим, если он испытывает уменьшение объема (или изменяет форму и объем) при приложении нагрузки, но восстанавливает свой первоначальный объем сразу же после снятия нагрузки. Важнейшей характеристикой упругого поведения грунта является то, что сколько бы раз к нему ни прикладывалась нагрузка, при условии, что возникающие в грунте напряжения не превышают предела текучести, грунт не деформируется безвозвратно. Такое упругое поведение характерно для торфа.

6. Сжимаемость

Гравий, песок и ил несжимаемы, т.е. если влажная масса этих материалов подвергается сжатию; они не претерпевают значительных изменений объема. Глины сжимаемы, т. е. если влажная масса глины подвергается сжатию, влага и воздух могут быть вытеснены, что приводит к уменьшению объема, которое не восстанавливается сразу после снятия сжимающей нагрузки. Уменьшение объема на единицу увеличения давления определяется как сжимаемость грунта, а мера скорости, с которой происходит консолидация, определяется величиной 9.0055 коэффициент уплотнения ’ грунта. Сжимаемость песка и ила зависит от плотности, а сжимаемость глины напрямую зависит от содержания воды и обратно пропорционально прочности сцепления.

Теги:Свойства почвы, Испытание почвы

Об авторе

Сурьяканта

Инженер-геотехник-материаловед. Вы можете связать меня в Google +. Чтобы узнать обо мне больше, просто посетите страницу AboutMe

.

Copyright © 2023 CivilBlog.Org.

Тема от MyThemeShop.

Какой тип почвы подходит для фундамента зданий или домов? — Почва имеет значение, получайте совок!

Как в городах, так и в сельской местности выбор участков с наилучшей почвой является важным инженерным решением в процессе строительства. Живете ли вы в доме, кондоминиуме или квартире, ваш дом связан с почвой. Ваша школа, здание, в котором вы работаете, магазины, в которых вы делаете покупки, — все они построены на земле и часто вместе с ней.

Фундаменты зданий должны быть на устойчивых и прочных грунтах. Почвы различаются по прочности. Некоторые почвы способны выдержать небоскреб, в то время как другие почвы не в состоянии выдержать вес человека. Если почва под зданием неустойчива, фундамент здания может треснуть, просесть или, что еще хуже, здание может упасть!

Прочность и устойчивость грунта зависят от его физических свойств. Почва с хорошей структурой более устойчива. Текстуры глины часто более стабильны, чем текстуры песка, потому что они имеют лучшую структуру. Тем не менее, сочетание размеров частиц (и размеров пор) лучше всего подходит для инженерии (так же, как это лучше всего подходит для выращивания сельскохозяйственных культур). Также важно, чтобы почва была устойчива к циклам увлажнения и высыхания, чтобы расширяющаяся почва не растрескивала дороги или фундаменты. Некоторые глинистые минералы из семейства смектитов с большей вероятностью сжимаются и расширяются во время циклов смачивания и высыхания, чем минералы из других семейств, например каолинит.

Хорошая почва также должна улавливать осадки, чтобы сток и эрозия не повреждали конструкции. Наконец, хорошие почвы для инфраструктуры имеют сбалансированный химический состав, поэтому не происходит коррозии строительных материалов.

Здания трескаются, если их не поставить на почву надлежащего качества. Кредит: Л. Болдуин

Как все это объединяется? Карты почвы — отличный инструмент, помогающий инженерам определить наилучшее место для своего проекта. Почвенные карты создаются почвоведами и представляют такую ​​информацию, как:
– уклон поверхности земли
– биологические, химические и физические свойства почвы
– возможность стока, дренажа или накопления воды.

Почвенные карты также доступны для общего доступа в Службе охраны природных ресурсов Министерства сельского хозяйства США на сайте Web Soil Survey.

Немногие строительные площадки начинаются с идеальных условий. Хороший инженерный проект включает в себя корректирующие меры и методы управления. Например, можно добавить дренаж или изменить форму поверхности земли, чтобы отвести воду от участка. Важно знать, какие существуют свойства почвы, чтобы избежать проблем в будущем.

Есть несколько хорошо известных примеров структурных разрушений, вызванных недостатком знаний о почве. Одной из самых известных является Пизанская башня. Земля под ним казалась стабильной в сухой сезон, когда началось строительство, но почва стала неустойчивой во время сезона дождей и просела под тяжестью здания.