Основные свойства грунтов

По своему строению и составу, прочности и трудности разработки грунты делятся на скальные, конгломераты и нескальные.

Различают следующие веды грунтов:

Пески — сыпучая смесь зерен кварца и других минералов крупностью 0,25-2 мм, образовавшаяся в результате выветривания горных пород.

Они подразделяются на пески крупные средней крупности, мелкие и пылеватые. Пески легко разрабатываются, хорошо пропускают воду, значительно уплотняются под нагрузкой; в своем большинстве они являются хорошей основой для строительства. Особенно, если уровень грунтовых вод находится ниже уровня промерзания, характерного для данного региона.

Ташишстыв грунты способны сжиматься, размываться, а замерзая, вспучиваться. Глинистые грунты в свою очередь подразделяются на супеси, суглинки и глины.

Супеси — занимают промежуточное положение между глиной и песком. По существу, это пески с примесью 5-10% глины.

Суглинки — пески, содержащие 10-30% глины. Суглинки делятся на легкие, средние и тяжелые.

Глины — горные породы, состоящие из чрезвычайно мелких частиц (менее.0,005 мм), с небольшой примесью мелких песчаных частиц. Глина, слежавшаяся в течение многих лет, считается хорошим основанием для фундамента.

Лессовидные грунты — относятся к макропористым грунтам, обладающим в природном сложении видимыми невооруженным глазом порами, значительно превышающими скелет грунта. Они содержат более 50% пылевидных частиц при незначительном содержании глинистых и известковых частиц. Лессовидные грунты при насыщении водой размокают и теряют устойчивость.

Плывуны — пэсчано-глинистые грунты, сильно насыщенные водой.

Скальные грунты представляют собой сцементированные и спаянные породы, залегающие в виде сплошного массива или трещиноватого слоя. Они характеризуются пределом прочности при сжатии в водонасыщенном состоянии, а также растворимостью и размягчаемостью в воде. По несущей способности являются хорошим основанием для фундаментов.

Конгломераты — крупнообломочные породы, содержащие более 50% обломков кристаллических или осадочных пород, несцементированных между собой. Как правило, несущая способность таких грунтов достаточно высокая.

Грунты с нарушенной структурой, а также отвалы отходов производств относятся к насыпным. В отличие от естественных насыпные фунты имеют неоднородный состав и сложение, неравномерную сжимаемость, способность уплотняться с течением времени под действием собственного веса и приложенных нагрузок.

Вид и состав грунтов оказывают влияние на трудоемкость их разработки.

Естественные основания должны удовлетворять сле­дующим основным требованиям:

• иметь достаточную несущую способность

(прочность на одноосное сжатие);

обладать небольшой и равномерной сжима­

емостью,обеспечивающей равномерную осадку здания;

большие и неравномерные осадки могут привести к по­

вреждениям и даже разрушению здания;

не подвергаться пучению(увеличению в объеме)

при промерзании; в соответствии с этим фактором выбира­

ют глубину заложения фундамента и его конструкцию;

• обладать неподвижностью(не допускать про­

садок и оползней); просадки могут произойти при недо­

статочной мощности слоя грунта, принятого за основа­

ние, если под ним располагается грунт, имеющий мень­

шую прочность (более слабый грунт); оползни могут

иметь место при наклонном расположении пластов грун­

та, ограниченных крутым откосом или косогором;

• не обладать свойством ползучести,т.е. спо­

собностью к длительной незатухающей деформации под

нагрузкой;

• не размываться и не растворяться грунтовы­

миводами, что приводит к снижению прочности основа­

ния и появлению непредусмотренных осадок.

Таким образом, основным качеством, которым должно обладать грунтовое основание, является надежность.Под надежностью основания понимают его способность воспри­нимать все внешние воздействия в течение заданного сро­ка с обеспечением нормальной эксплуатации здания.

Факторы, определяющие надежность оснований:

• соответствие принятой схемы и метода расчета

основания действительным условиям его работы;

• достоверность описания инженерно-геологиче­

ских условий строительства, составляемого в процессе

полевых изысканий и обследований;

• достоверность исходных данных о физико-меха­

нических характеристиках грунтов оснований;

• достоверность сведений о нагрузках и воздей­

ствиях, которым подвергаются основания сооружений

при эксплуатации;

• правильность реализации проектных решений в

ходе строительства, обеспечиваемая контролем за каче­

ством и соблюдением предусмотренной технологии про­

изводства работ.

8.3. Искусственные основания

В случаях, когда грунт на участке строительства не удовлетворяет предъявляемым требованиям, а здание необходимо возводить именно на этом участке, устраи­вают искусственное основание.Такие основания устра­ивают путем их искусственного упрочнения или заменой слабого грунта более прочным. Упрочнение грунта может осуществляться различными способами.

Поверхностное уплотнение грунта достигается трамбованием пневматическими трамбовками (иногда с втрамбованием щебня) или трамбовочными плитами массой более 2 т, падающими с высоты 3-4 м. Для уплот-

нения больших площадей грунт укатывают катками мас­сой 10-15 т. Для уплотнения песчаных и пылеватых грун­тов используют поверхностные вибраторы.

Силикатизация применяется для закрепления (уп­рочнения) мелких и пылеватых песков (плывунов). Для этого в песчаный грунт с помощью инъектора поочеред­но нагнетают растворы жидкого стекла и хлористого каль­ция, а для закрепления пылеватых песков - раствор жид­кого стекла, смешанного с раствором фосфорной кисло­ты. В результате нагнетания указанных растворов грунт с течением времени каменеет и приобретает бо'льшую не­сущую способность.

Цементизация- нагнетание в грунт по трубам жид­кого цементного раствора или цементного молока. По мере нагнетания раствора трубы извлекаются из грунта. После затвердевания раствора в порах грунта последний приобретает камневидную структуру и бо'льшую проч­ность. Цементизация применяется для укрепления граве-листых, крупных и средней крупности песков.

Метод армированиягрунтового массива основан на управляемом инъектировании под давлением расчетных объемов твердеющих растворов по специально рассчи­танной объемно-планировочной схеме. Образовавшиеся при этом включения в радиусе 1,5-3 м от инъектора в процессе нагнетания расширяются за счет увеличения объема твердеющего раствора и формируют при тверде­нии жесткий армирующий каркас.

Грунт, находящийся между включениями, уплотняет­ся давлением раствора, приобретая улучшенные меха­нические характеристики. Жесткий каркас из затвердев­шего раствора дополнительно упрочняет уплотненный грунтовый массив. Усиленный таким образом грунт явля­ется принципиально новым природно-техногенным обра­зованием - геотехногенным композитом, или «геокомпо­зитом», обладающим высокой степенью жесткости и не­упорядоченной структурой (напоминающей корни дере­ва), в котором «матрицей» является уплотненный грунт, а армирующим скелетом - затвердевший раствор.

Метод «геокомпозит» можно использовать для любых сжимаемых дисперсных грунтов как естественного про­исхождения - пески, суглинки, супеси и глины, так и тех­ногенного характера - насыпные грунты, строительный мусор и производственные отложения.

Если уплотнение и закрепление грунта затруднено, то слой слабого грунта заменяютболее прочным. За­мененный слой грунта называют подушкой. При неболь­шой этажности зданий (небольшой нагрузке) применя­ют подушки из крупного или средней крупности песка. Толщина подушки должна быть такой, чтобы давление под ней не превышало несущей способности нижележа­щего грунта.