0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Основные строительные свойства и качества грунтов

Строительные свойства грунтов

Технология переработки грунта

Переработку грунта ведут с целью подготовки основания под здания, изменения рельефа местности, устройство полотна дорог, устройство подземных выемок и т.д. Результатом переработки грунта являются земляные сооружения: выемки, насыпи, подземные выработки, обратные засыпки.

Выемку, имеющую ширину до 3м и длину, значительно превышающую ширину, называют траншеей. Выемку, длина которой не превышает десятикратной её ширины, называют котлованом. Выемки, закрытые с поверхности называют подземными выработками. После устройства подземных сооружений грунт укладывают в так называемые «пазухи» — этот процесс называют обратной засыпкой. Основными процессами переработки грунта являются разработка грунта, его перемещение и укладка. В ряде случаев этим процессам сопутствуют подготовительные и вспомогательные процессы. Весь этот комплекс процессов называют земляными работами.

Земляные работы относят к наиболее тяжёлым и трудоёмким видам строительных работ. На 1 м3 объёма промышленного сооружения в среднем перерабатывается 1,5 … 2 м3 грунта, а на 1 м3 объёма гражданского строительства – до 0,5 м3. Переработку грунта ведут различными методами, которые делятся на 4-ре группы: механический, гидравлический, взрывной и ручной. В современном строительстве механическим методом перерабатывается около 95%, гидравлическим – около 2%, взрывным – до 1% всего объёма, ручной труд с применением специализированного инструмента – 2% всего объёма работ. Производство работ вручную влияет на общие затраты т.к. производительность ручного труда в 20 … 30 раз ниже механизированного.

Строительные свойства грунтов

Плотность – масса 1 м3 грунта в естественном состоянии (в плотном теле). Плотность песчаных и глинистых грунтов – 1,6 … 2,1 т/м3, скальных неразрыхлённых грунтов – 3,3 т/м3.

Влажность – степень насыщения грунта водой. При влажности более 30% грунты – мокрые, при влажности до 5% — сухие.

Липкость – способность грунта при определённой влажности прилипать к поверхности различных предметов. Липкость определяют усилием, необходимым для отрыва прилипшего предмета от грунта (для глин до 0,05 МПа).

Разрыхляемость – способность грунта увеличиваться о объёме в процессе его разработки. При этом плотность грунта уменьшается. Это явление называется первоначальным разрыхлением грунта и характеризуется коэффициентом разрыхления кр. Этот коэффициент представляет собой отношение объёма разрыхлённого грунта к объёму грунта в естественном состоянии (для песчаных кр = 1,08 … 1,17 , суглинистых кр = 1,14 … 1,28 и глинистых грунтов кр = 1,24 … 1,3).

Уложенный в насыпь разрыхлённый грунт под влиянием массы вышележащих слоёв грунта или механического уплотнения уплотняется. Однако грунт не занимает того объёма, который он занимал до разработки, сохраняя остаточное разрыхление, показателем которого является коэффициент остаточного разрыхления грунта ко.р., для песчаных грунтов ко.р = 1,01 … 1,025, для суглинистых – 1,015 … 1,05, для глинистых – 1,04 … 1,09.

Сцепление характеризуют начальным сопротивлением грунта сдвигу, оно зависит от вида грунта и его влажности. Сила сцепления для песчаных грунтов – 0,03 … 0,05 МПа, для глинистых – 0,05 … 0,3 МПа.

Угол естественного откоса характеризуется физическими свойствами грунта, при котором он находится в состоянии предельного равновесия. Крутизна откосов определяется отношением высоты к заложению: h/a = 1/m, где m – коэффициент откоса. Крутизна откоса зависит от угла естественного откоса.

Удельное сопротивление резанию зависит как от свойств разрабатываемого грунта, так и от конструктивного исполнения рабочего органа землеройного оборудования. С учётом этого грунты по трудности их разработки классифицируют в группы (ЕНиР 2-1-1, табл. 1 и 2). Для одноковшовых экскаваторов грунты подразделяют на 6, для многоковшовых экскаваторов и скреперов – на две, для бульдозеров и грейдеров – на три группы. При разработке грунтов вручную их делят на семь групп. В состав первой группы входят легко разрабатываемые грунты, в последнюю – трудно разрабатываемые.

Подготовительные и вспомогательные процессы

Должны обеспечивать качественное и безопасное производство работ и включают: разбивку земляных сооружений, водоотлив и понижение уровня грунтовых вод, временное крепление стенок выемок, искусственное закрепление грунтов.

Разбивка земляных сооружений. Состоит в установлении и закреплении их положения на местности.

Водоотлив и понижение уровня грунтовых вод. При устройстве выемок, расположенных ниже уровня грунтовых вод, необходимо: осушать водонасыщенный грунт; предотвращать попадание грунтовой воды в выемки.

Открытый водоотлив предусматривает откачку воды непосредственно из выемки. Водосборные канавы устраивают шириной по дну 0,3 … 0,6 и глубиной 1 … 2 м с уклоном 0,01 … 0,02 в сторону приямков. Недостаток метода – потоки грунтовой воды разжижают грунт и выносят из него на поверхность мелкие частицы (суффозия грунта), в результате несущая способность в основаниях может снизится.

Грунтовый водоотлив обеспечивает снижение УГВ ниже дна будущей выемки. УГВ понижается благодаря непрерывной откачки воды водопонизительными установками из систем колодцев и скважин, расположенных вокруг выемки. Основные способы – иглофильтровой, вакуумный и электроосмотический. Иглофильтровой способ – иглофильтровая установка, водосборный коллектор и насос. Вакуумный способ водопонижения – используют вакуумные водопонизительные установки для понижения УГВ в мелкозернистых грунтах с коэффициентом фильтрации 0,02 … 1 м/сут, в которых применять иглофильтровые установки нецелесообразно. Явление электроосмоса используют для расширения области применения иглофильтровых установок в грунтах с коэффициентом фильтрации менее 0,05 м/сут. В этом случае наряду с иглофильтрами в грунт погружают стальные стержни. Иглофильтры подключают к отрицательному (катод), а стержни – к положительному полюсу постоянного тока (анод). Под действием электрического тока вода освобождается и перемещается в сторону иглофильтров. Коэффициент фильтрации грунта увеличивается в 5 … 25 раз.

Временное крепление стенок. Временная крепь может быть выполнена в виде деревянного или металлического шпунта, деревянных щитов с опорными стойками, щитов с распорными и других конструкций.

Искусственное закрепление грунтов. В зависимости от физико-механических свойств грунта, его состояния, требуемой степени закрепления применяют замораживание, цементацию, битумизацию, химический, термический, электрический, электрохимический и другие способы искусственного закрепления грунтов.

Разработка грунта механическим методом

Основан на применении для разработки, перемещения и укладки грунта машин и механизмов. Ведущим процессом является разработка грунта – на грунт действует усилие резания (скалывания) рабочего органа различных машин. В результате определённые порции грунта отделяются от массива и могут быть перемещены и уложены в насыпь. Если машина только разрабатывает грунт, то она носит название землеройной. Если машина разрабатывает и перемещает грунт, то она носит название землеройно-транспортной.

Разработка грунта землеройными машинами. К землеройным машинам относят одноковшовые экскаваторы цикличного и непрерывного действия. Наибольшее применение имеют одноковшовые экскаваторы (45% всего объёма землеройных работ). Используются экскаваторы с ковшом вместимостью 0,15 … 2 м3, реже до 4 м3. Цикл операций: резание грунта и заполнение ковша, подъём ковша с грунтом, поворот экскаватора вокруг оси к месту выгрузки, выгрузка грунта из ковша, обратный поворот экскаватора, опускание ковша и подача его в исходное положение.

Основные рабочие параметры одноковшовых экскаваторов: максимальная высота копания, глубина копания, наибольший и наименьший радиус копания, радиус выгрузки, высота выгрузки. Зону, в которой действует экскаватор называют забоем. Средняя величина угла поворота экскаватора от места заполнения до места выгрузки должна быть минимальной, т.к. на поворот стрелы расходуется до 70% рабочего времени цикла экскаватора.

Экскаватор с прямой лопатой используется для разработки грунтов, расположенных выше уровня стоянки экскаватора, преимущественно с погрузкой в транспорт. Процесс выемки грунта осуществляется лобовыми и боковыми забоями.

Экскаватор с обратной лопатой используется при разработке грунтов, которые находятся ниже уровня стоянки экскаватора лобовым или боковым забоем. Отрывку котлована шириной 12 … 14 м осуществляют лобовой проходкой при перемещении экскаватора по зигзагу, а при большой ширине – поперечно-торцевой.

Экскаватор-драглайн применяют для разработки грунтов, расположенных ниже уровня стоянки экскаватора: для рытья глубоких котлованов, широких траншей, рытья грунта из под воды и т.д. Их применяют для отделочных земляных работ при планировке площадей и зачистке откосов. Преимуществами драглайна являются большие радиусы действия (до 10 м) и глубина копания (до 12 м). Разработку грунта осуществляют лобовыми и боковыми проходками аналогично экскаватору «обратная лопата». Драглайн обычно передвигается между очередными стоянками на 1/5 длины стрелы.

Экскаватор-грейфер применяют для рытья колодцев, узких глубоких котлованов, траншей, особенно в условиях разработки грунтов ниже уровня грунтовых вод.

Многоковшовые экскаваторы непрерывного действия. Рабочим органом является ковшовая цепь или ковшовый ротор. Цепь – траншеи глубиной до 3,0 м с вертикальными стенками, роторные – глубиной до 2,5 м с откосами.

Разработка грунта землеройно-транспортными машинами. Основные виды – скреперы и бульдозеры, которые за один цикл разрабатывают грунт, перемещают его, разгружают в насыпь и возвращаются в забой порожняком.

Скреперы – применяют прицепные (с объёмом ковша 3,7,8 м3), полуприцепные (с объёмом ковша 4,5 м3) и самоходные (с объёмом ковша 8,15,25 м3). Прицепные и полуприцепные скреперы наиболее эффективно применять при транспортировке грунта на расстояние до 1000 м, а самоходные до 3000м. Скреперами ведут разработку, транспортирование и укладку грунтов I и II групп по трудности разработки (песчаные, супесчаные и др.). Применяют следующие траектории движения скреперов: Эллиптическую, спиральную, «восьмёркой», зигзагообразную, челночно-поперечную и челночно-продольную.

Бульдозерами разрабатывают грунт в неглубоких и протяжённых выемках для перемещения его в насыпи на расстояние до 100 м, для обратной засыпки, зачистки, разравнивания и планировки грунта. Разработку выемок ведут ярусами. Планировка площадок выполняется двумя способами: траншейным и послойным. При перемещении грунта на расстояние свыше 40 м применяют способ разработки с промежуточным валом, а также спаренную работу двух бульдозеров.

Укладка и уплотнение грунта. Выполняют при планировочных работах, возведении насыпей, обратных засыпках. Наибольшее распространение получило уплотнение грунта катками статического действия: гладкими, кулачковыми, пневмошинными. Обычно необходимое число проходов по одному месту 6 … 8. Толщина слоёв 0,2 … 0,4 м в рыхло состоянии. Уплотнение грунта ведут в той же последовательности, что и его отсыпку. Грунт уплотняют путём последовательных круговых проходок катка по всей площади насыпи, причём каждая проходка должна перекрывать предыдущую на 0,2 … 0,3 м. Закончив укатку свей площади за один раз, приступают ко второй проходке.

Вытрамбование грунта — новый метод устройства выемок под фундаменты. Осуществляют посредством приложения на грунт ударной нагрузки путём сбрасывания с высоты 3 … 8 м тяжёлой трамбовки в одно и то же место до образования котлована небольшой глубины. В результате под котлованом и вокруг него образуется уплотнённая зона. В плане трамбовки могут иметь форму квадрата, прямоугольника, шестиугольника или круга шириной понизу 0,4 … 1,4 м, а поверху 0,7 … 2,0 м. Высота трамбовки составляет 1 … 3,5 м с конусностью боковых стенок от 1:20 до 1:5. Масса трамбовки находится в пределах 2 … 10 т.

Грунты, их основные свойства и методы укрепления

Типы грунтов, физико-механические свойства грунтов, инженерно-геологическое строение строительной площадки

Все грунты, используемые в качестве основания для зданий и сооружений, делятся на следующие типы :

1. песчаные грунты
2. скальные грунты
3. суглинки и супеси
4. глинистые грунты
5. грунты с органическими примесями
6. крупноблочные грунты
7. лёсс
8. насыпные грунты
9. плывуны.

Иногда специалисты пользуются укрупненным понятием для классификации грунтов и делят грунты, например, на сцементированные (или скальные) и несцементированные.

Сцементированные или скальные грунты состоят из каменных горных пород, с трудом поддающихся разработке взрыванием или дроблением клиньями, отбойными молотками и т. п.

Несцементированные грунты обычно состоит из песчаных, пылеватых и глинистых частиц, в зависимости от содержания которых, делятся на: песок, супесь (супесок), суглинок, глина.

Глина бывает тощей или жирной, в зависимости от трудоемкости разработки — легкой или тяжелой. Особо тяжелая для разработки глина называется ломовой.

Кратко опишем все виды грунтов по расширенной классификации.

1. ПЕСЧАНЫЕ ГРУНТЫ
В состав песчаных грунтов входят частицы размерами от 0,1 до 2 мм. В зависимости от размера частиц песчаные грунты делятся на гравелистые, крупные, средние, мелкие и пылеватые.

Коэффициент сжатия плотного песка низок, но скорость его уплотнения под влиянием нагрузки велика. Поэтому осадка строения, возведенного на песке, прекращается довольно быстро. Гравелистые, крупные и средние песчаные грунты обладают высокой водонепроницаемостью и, следовательно, при замерзании не вспучиваются.

Пылеватыми частицами называются частицы размерами от 0,05 до 0,005 мм. Если в песчаном грунте таких частиц содержится от 15 до 50 %, такие пески также называются пылеватыми. Присутствие в грунте пылеватых частиц значительно снижает строительные качества и ухудшает несущую способность грунта.

Хорошим основанием для здания может служить песчаный грунт равномерной плотности и необходимой мощности. При этом следует учитывать, что такой грунт не должен подвергаться воздействию грунтовых вод.

Читать еще:  Подкормка садовых деревьев осенью

2. СКАЛЬНЫЕ ГРУНТЫ
Такие грунты залегают в виде сплошного массива. К этой категории относятся песчаники, кварциты, граниты. Такой материал вполне водоустойчив, несжимаем. Если в таком грунте нет ни пустот, ни трещин, он наиболее подходит для строительства.

3. СУГЛИНКИ и СУПЕСИ
Эти грунты представляют собой смесь глины, песка и пылеватых частиц. В их состав входят 30 % глинистых частиц и от 3 до 10 % супеси. По своим техническим параметрам и пригодности для строительства эти грунты занимают промежуточное место между песчаными и глинистыми грунтами.

4. ГЛИНИСТЫЕ ГРУНТЫ
В состав этих грунтов входят мелкие частицы величиной не более 0,005 мм. Эти частицы в основном имеют форму чешуек. Глина имеет достаточное количество капиллярных каналов и обладает большой удельной поверхностью касания между частицами.

Капиллярные каналы способствуют проникновению воды во все поры материала, при этом образуются тонкие водоколлоидные пленки, которые в свою очередь обволакивают частицы остова грунта. Это придает глине необходимую для строительства вязкость. Но с другой стороны, наличие в порах глины капелек воды при промерзании увеличивает ее объем, что влечет за собой процесс вспучивания.

Глинистые грунты характеризуются высоким сжатием (по сравнению, например, с песчаными грунтами), хотя под воздействием нагрузок скорость осадки гораздо ниже, чем у песков. Поэтому, если основанием для здания служит глина, его осадка продолжается достаточно долго.

Влажность глины влияет на ее несущую способность. Например, несущая способность глины в пластичном и разжиженном состоянии очень низка, в то время, как сухая глина может выдерживать относительно большие нагрузки.

Существуют также и ленточные глины, то есть глины, в которых присутствуют песчаные прослойки. Несущая способность таких глин крайне низка, так как они подвержены быстрому разжижению.

5. ГРУНТЫ С ОРГАНИЧЕСКИМИ ПРИМЕСЯМИ
К этой категории грунтов относятся торф, ил, болотный торф, растительный рыхлый грунт. Они характеризуются высокой неравномерностью сжатия. Поэтому грунты с органическими примесями совершенно не пригодны в качестве естественных оснований.

6. КРУПНОБЛОЧНЫЕ ГРУНТЫ
Крупноблочными грунтами называются осколки скальных пород, не связанные между собой. В таких грунтах преобладают осколки размером более 2 мм. К ним относятся гравий, галька, щебень. Если такие грунты не подвергаются воздействию размывающей влаги и залегают плотным слоем, они вполне подходят в качестве основания при строительстве.

7. ЛЁСС
Лёсс входит в категорию глинистых грунтов. Он состоит из однородной пористой тонкозернистой породы желтовато-палевого оттенка. В лёссе преобладают пылеватые частицы. Одной из основных характеристик лёсса является наличие в нем макропор, которые способствуют глубокому проникновению воды в грунт. По причине низкой водостойкости в связях между частицами, лёсс быстро размокает и дает неравномерные осадки. Таким образом, если здание возводится на лёссовом основании, необходимо оберегать грунт от промокания.

8. НАСЫПНЫЕ ГРУНТЫ
Такие грунты формируются, как правило, искусственным путем, например, при засыпке оврагов, прудов и т. д. Для насыпных грунтов характерно неравномерное сжатие, поэтому в качестве естественных оснований они практически не используются, за исключением рефулированных насыпных грунтов, то есть грунтов, образованных путем перекачки разжиженного грунта по трубопроводу землесосом (рефулкром).

9. ПЛЫВУНЫ
Плывуны представляют собой разновидность супесей и других мелкозернистых грунтов имеющих нестабильное, подвижное состояние. При разжижении плывуны становятся особенно подвижными и могут практически превращаются в жидкость. Плывуны малопригодны в качестве основания, однако современые методы строительства располагают технологиями борьбы с негативными свойствами плывунов.

Грунты имеют собственные показатели физических и водных свойств, такие как:

  • влажность
  • объемный вес
  • удельный вес
  • cцепление
  • пористость и коэффициент пористости
  • степень влажности
  • объемный вес песков в максимально рыхлом и максимально плотном сложениях
  • пластичность
  • консистенция
  • структурная прочность и чувствительность
  • зерновой (гранулометрический) состав
  • размокание
  • водоудерживающая способность
  • коэффициент фильтрации.

Эти свойства вычисляются в специальных лабораториях, по заключению которых определяются качество грунтов и технологии дальнейшего строительства.

Такой показатель, как анизотропия механических свойств грунта, исследуется в основном, когда речь идет о крупных, серьезных объектах.

Инженерно-геологическое строение строительной площадки

Для целей строительства, обычно рассматривают физико-механические свойства грунтов. По данным буровых и лабораторных работ, в инженерно-геологическом строении строительной площадки выделяют 5 инженерно-геологических элементов (ИГЭ):

  1. ИГЭ-1 — насыпные грунты
  2. ИГЭ-2 — аллювиальные пески среднекрупные, среднеплотные
  3. ИГЭ-3 — аллювиальные пески мелкие, среднеплотные
  4. ИГЭ-4 — мореные суглинки тугопластичные
  5. ИГЭ-5 — флювиогляциальные пески мелкие, плотные.

Взаиморасположение инженерно-геологических элементов обычно показывается на инженерно-геологических разрезах. Однако в некоторых случаях создают дополнительные документы.

Прежде чем выбирать основание для строительства здания, следует самым тщательным образом исследовать грунт, выяснить схему расположения его пластов, их мощность (толщину слоя, физические и механические свойства), расположение и влияние на грунт грунтовых вод.

Методы укрепления грунтов

Для повышения несущей способности грунтовых оснований применяют следующие способы искусственного закрепления грунтов:

  • цементацию и битумизацию
  • химический
  • термический
  • электрический
  • электрохимический
  • механический и др.

Цементация — это процесс нагнетания в грунт жидкого цементного раствора или цементного молока по ранее забитым полым сваям. Когда процесс нагнетания заканчивается, сваи вынимают. Цементация подходит только для уплотнения крупных и средних песков.

Химическим способом (силикатизацией) закрепляют песчаные и лёссовые грунты, нагнетая в них химические растворы.

Термическое закрепление заключается в обжиге лёссовых грунтов раскаленными газами, которые подаются в толщу грунта вместе с воздухом через жаропрочные трубы в пробуренных скважинах.

Электрическим способом закрепляют влажные глинистые грунты. Способ заключается в использовании эффекта электроосмоса, для чего через грунт пропускают постоянный электрический ток с напряженностью поля 0,5-1 В/см и плотностью 1-5 А/кв.м. При этом глина осушается, уплотняется и теряет способностью к пучению.

Электрохимический способ отличается от предыдущего тем, что одновременно с электрическим током через трубу, являющуюся катодом, в грунт вводят растворы химических добавок (хлористый кальций и др.). Благодаря этому интенсивность процесса закрепления грунта возрастает.

Механический способ укрепления грунтов имеет следующие разновидности: устройство грунтовых подушек и грунтовых свай, вытрамбовывание котлованов и др.

Устройство грунтовых подушек заключается в замене слабого грунта основания другим, более прочным, для чего слабый грунт удаляют, а на его место насыпают прочный грунт и послойно утрамбовывают.

При устройстве грунтовых свай в слабый грунт забивают сваю-лидер. В полученную после извлечения этой сваи скважину засыпают грунт и послойно уплотняют.

Вытрамбовывание котлованов осуществляют с помощью тяжелых трамбовок, подвешенных на стреле крана. Этот способ менее сложен, чем способ грунтовых подушек, поскольку не требует замены грунта основания.

Уплотнение котлованов значительных размеров может осуществляться гладкими или кулачковыми катками, трамбующими машинами, виброкатками и виброплитами.

Силикатизация производится тем же способом, что и цементация грунта. Для того, чтобы закрепить песок, по трубам нагнетают раствор жидкого стекла и хлористого кальция. При закреплении пылеватых песков используют раствор жидкого стекла, смешанный с раствором фосфорной кислоты, а при закреплении лёссовых грунтов применяют только раствор жидкого стекла. После завершения нагнетания таких растворов грунты каменеют.

Если же уплотнить грунт по каким-то причинам не представляется возможным, слой слабого грунта заменяют на более прочный. Замененный грунт называют подушкой. Если строится многоэтажное здание, обычно используют подушку из песка средней крупности или крупного.

При устройстве песчаной подушки слабый грунт вынимают на некоторую глубину и заменяют песком, уплотняемым вибрацией с увлажнением. Толщина подушки из песка должна быть рассчитана так, чтобы давление от здания, переходящее на слабый грунт, не превышало его несущей способности.

При строительстве зданий на слабых грунтах искусственные основания уплотняют, упрочняют или же заменяют слабый грунт на более прочный. Уплотнять слабый грунт можно с поверхности на определенную глубину специальными пневматическими трамбовочными машинами. Иногда при этом в грунт добавляют гравий или щебень. Процесс трамбовки также может проходить при помощи трамбовочных плит весом от 2 до 4 тонн. Такие плиты выполняют из чугуна или стали. Если площадь уплотнения слишком велика, используют катки весом 10—15 тонн.

Для трамбовки песчаных и пылеватых грунтов используют поверхностные вибраторы. Такой метод гораздо более эффективен, так как уплотнение грунта идет быстрее. Вибрирование не очень эффективно для глинистых грунтов. Для глубинного уплотнения слабых грунтов используют песчаные или грунтовые сваи. Их уплотняют также цементацией и силикатизацией.

Классификация и строительные свойства грунтов

Строительная классификация грунтов

  • скальный грунт (сцементированный или кристаллизационный);
  • нескальный грунт (несцементированный).

К первой группе относятся магматические, метаморфические, осадочные, искусственныегрунты. Для них характерны водоустойчивость, прочность при сжатии. Породы нескальных грунтов отличаются раздробленностью и дисперсностью. Соответственно, скальные грунты — трудноподдающиеся дроблению, а нескальные с легкостью можно обрабатывать. В зависимости от содержания частиц песка, пыли, глины и др. несцементированный грунт может называться следующим образом: песок, супесь (супесок), суглинок, глина (см. табл. 1).

Примечание. Прочерк означает, что параметр не нормируется.

Строительные свойства грунтов

Особенности грунтов обусловлены составом, взаимоотношением и взаимодействием составляющих породы. Характеризовать грунты можно по физико-механическим признакам, магнитным, электрическим, водным и др. Нас интересуют строительные свойства грунтов, а это в большей степени физико-механические особенности: полагаясь на них, специалисты производят все расчеты при строительно-монтажных работах, выбирают технологию разработки почвы. Эти характеристики грунта определяют физическое состояние почвы и состояния, которые возникают в результате каких-либо воздействий на грунт. Итак, строительные свойства грунтов:

  • плотность;
  • влажность;
  • сцепление;
  • разрыхляемость;
  • угол естественного откоса;
  • удельное сопротивление резанию;
  • водоудерживающая способность.

Плотность — масса единицы объема грунта, выражается в кг/м 3 или т/м 3 . Плотность несцементированных пород может достигать 2,1 т/м 3 , скальных — 3,1 т/м 3 .

Влажность характеризуется отношением массы воды в почве к массе сухой почвы. Если процент влажности не превышает 5%, такой грунт называют сухим, от 5 до 15% — маловлажным, от 15 до 30% -влажным, выше 30% — мокрым. Чем выше влажность грунта, тем труднее его разрабатывать. Исключение — глина, т.к. ее обрабатывать в сухом виде наоборот сложнее, но при большой влажности этот процесс затрудняется из-за липкости.

Еще одно важное свойство грунтов — сцепление. Оно характеризует структурные связи и то, как грунт сопротивляется сдвигу. Сила сцепления песчаных пород составляет 0,03-0,05 МПа, глинистых — 0,05-0,3 МПа. Для мерзлых почв характерно значительно большее сцепление.

Когда разрабатывают породу, она увеличивается в объеме, это строительное свойство грунта называется разрыхляемостью. Различают первоначальную разрыхляемость К p и остаточную К ор (показывает, насколько грунт уменьшается в объеме после уплотнения). Показатели разрыхления приведены в таблице 2. Следует помнить, что естественное уплотнение протекает неравномерно, из-за чего могут появиться просадки. Чтобы избежать таких изъянов, грунт нужно утрамбовывать спецмашинами.

Согласно требованиям техники безопасности рыть котлованы и траншеи в большинстве случаев нужно с откосами и креплениями. Угол внутреннего трения, сила сцепления и давление почв, которые лежат сверху, влияют на величину углаестественного откоса. Если сила сцепления отсутствует, предельный угол совпадает с углом трения. Крутизна откоса обусловлена углом естественного откоса а (при условии, что грунт находится в предельном равновесии) (рис.1).

H/A=l/т, где т — коэффициент заложения.

Рис.1. Крутизна откоса

В табл. 3 можно ознакомиться с величинами крутизны откосов для временных земляных сооружений. Когда глубина выемки достигает 5 и более метров, крутизну откосов устанавливают проектом.

Классификация грунтов по удельному сопротивлению резаниюпредставлена в ЕНиР 2-1-1. Она основывается на свойствах грунтов и особенностях землеройной и землеройно-транспортной техники, которая участвует в разработке почвы. Выделяют 6 групп для экскаваторов с одним ковшом, 2 группы — для многоковшовых экскаваторов и скреперов, 3 группы — для грейдеров и бульдозеров, 7 групп — для разработки почвы без применения техники. Грунты первых четырех групп с легкостью обрабатываются как вручную, так и благодаря машинам, а грунты из последующих групп необходимо предварительно рыхлить иногда даже с применением взрывного способа.

Немаловажное свойство грунта, которое влияет на процесс обработки почвы, — этоводоудерживающая способность (способность грунта удерживать в своем составе воду). Для глины характерна высокая сопротивляемость прониканию воды (недренирующий грунт), для песка — низкая (дренирующий грунт). Водоудерживающаяспособность характеризуется коэффициентом фильтрации К, это значение может колебаться от 1 до 150 м/сут .

Грунты и их строительные свойства.

Грунты и их строительные свойства.

В строительном производстве грунтами называют породы, залегающие в верхних слоях земной коры. Свойства и качество грунта влияют на устойчивость земляных сооружений, трудоемкость разработки и стоимость работ. Для выбора наиболее эффективного способа производства работ необходимо учитывать следующие основные характеристики грунтов; плотность, влажность, сцепление, разрыхляемость и угол естественного откоса.

Плотностью называется масса 1 м3 грунта в естественном состоянии (в плотном теле). Плотность песчаных и глинистых грунтов 1,6. 2,1 т/и3, а скальных неразрыхленных грунтов до 3,3 т/и3.

Влажность характеризуется степенью насыщения грунта водой, которую определяют отношением массы воды в грунте к массе твердых частиц грунта и выражают в процентах. При влажности более 30% грунты считаются мокрыми, а при влажности до 5% — сухими.

Читать еще:  Минеральные органические и комплексные удобрения нового поколения для теплиц

Сцепление определяется начальным сопротивлением грунта сдвигу. Так, сцепление для песчаных грунтов равно 3. 50 кПа, для глинистых — 5. 200 кПа.

От плотности и сцепления между частицами грунта в основном. зависит производительность землеройных машин. Классификация грунтов по трудности их разработки в зависимости от конструктивных особенностей используемых землеройных машин и свойств грунта приводятся в ЕНиР (). Так, для одноковшовых экскаваторов грунты подразделяются на шесть групп, для многоковшовых экскаваторов и скреперов — на две и для бульдозеров и грейдеров — на три группы. При разработке грунтов вручную их делят на семь групп.

Коэффициент фильтрации грунта. Скорость движения грунтовых вод зависит от пористости грунта; она различна для разных грунтов и пород и поэтому характеризует водопроницаемость этих грунтов. Скорость движения грунтовой воды, (м/сут) называют коэффициентом фильтрации грунта. Чем меньше размер частиц грунта, тем меньше и поры между этими частицами, а значит и скорость фильтрации воды между ними и наоборот.

Разрыхляемость. При разработке грунт разрыхляется и его объем по сравнению с первоначальным увеличивается. По этой причине различают объем грунта в естественном и разрыхленном состоянии. Увеличение объема грунта при разрыхлении сильно отличается для различных грунтов и называется первоначальным разрыхлением. Со временем этот разрыхленный грунт под воздействием нагрузки от вышележащих слоев, под влиянием атмосферных осадков или механического воздействия постепенно уплотняется. Однако грунт не занимает того объема, который он занимал до разработки. Степень разрыхления грунта после его осадки и уплотнения называют остаточным разрыхлением. Величины первоначального и остаточного разрыхления выражают в % по отношению к объему грунта в плотном состоянии. Коэффициенты, учитывающие эти приращения объема грунта, называют коэффициентами первоначального и остаточного разрыхления.

Липкость — способность грунта при определенной его влажности прилипать к поверхности различных предметов. Большая прилипаемость грунта усложняет выгрузку грунта из ковша механизма или кузова, условия работы транспорта и др. Липкость определяют усилием, необходимым для отрыва прилипшего предмета от грунта (для глин липкость достигает 0,05 МПа).

Разбивка земляных сооружений.

Разбивка сооружений состоит в установлении и закреплении их положения на местности. Приемы разработки и способы закрепления на местности очертаний сооружений разнообразны и зависят от вида земляного сооружения, способа производства работ и др.

Разбивку котлованов начинают с выноса и закрепления на местности (в соответствии с проектом) створными знаками основных рабочих осей, в качестве которых обычно принимают главные оси здания /—/и П—П (). После этого вокруг будущего котлована на расстоянии 2 . 3 м от его бровки параллельно основным разбивочным осям устанавливают обноску, которая состоит из забитых в грунт металлических стоек или вкопанных деревянных столбов и прикрепленных к ним досок. Доска должна быть толщиной не меньше 40 мм, иметь обрезную грань, обращенную кверху, и опираться не менее чем на три вкопанных столбика, высота которых должна быть достаточной для свободного прохода людей под обноской. Для пропуска транспорта в обноске должны быть разрывы. При значительном уклоне местности обноску делают с уступами.

На обноску переносят основные разбивочные оси и, начиная от них, размечают все остальные оси здания. Все оси закрепляют на обноске гвоздями или пропилами и нумеруют. Размеры котлована’ поверху, понизу и другие характерные его точки отмечают колышками или вехами. Обноску используют только в начальный период строительства, так как в процессе производства работ она быстро выходит из строя. Поэтому после возведения подземной части здания основные разбивочные оси переносят на его цоколь.

Для линейно-протяженных сооружений (например, для коллектора) устраивают только поперечные обноски, которые располагают на прямых участках через 50 м, на закруглениях — через 20 ,м. Обноску устраивают также на всех пикетах и точках г перелома профиля. Применяют также инвентарные металлические обноски, элементы которых выполнены из труб, уголков й т. п. Прямоугольность и габарит зданий определяют обязательно с помощью геодезических .методов.

Устройство открытого водоотлива.

Открытый водоотлив применяют для откачки протекающей воды непосредственно из котлованов или траншей насосами. При открытом водоотливе грунтовые воды просачиваются через откосы и дно котлована и направляются по прорытым водосборным канавам или лоткам к специально устроенным в пониженной части котлована приямкам, называемым зумпфами, откуда вода выкачивается диа-фрагмовыми или центробежными насосами соответствующей производительности. Насосы подбирают в зависимости от дебита (притока) вод, а сам дебит рассчитывают по формулам установившегося движения грунтовых вод.

Водосборные канавы устраивают шириной по дну 0,3. 0,6 м и глубиной 1. 2 м с уклоном 0,01. 0,02 м в сторону приямков. Сами приямки в устойчивых грунтах крепят в виде деревянного сруба без дна, а в оплывающих грунтах еще шпунтовой стенкой.

Открытый водоотлив является простым и доступным способом борьбы с грунтовыми водами, но имеет серьезный технологический недостаток. Восходящие потоки грунтовой воды, протекающей через стенки и дно котлованов и траншей, разжижают грунт и выносят из него на поверхность мелкие частицы. В результате такого вымывания этот способ имеет ряд существенных недостатков:

— снижается естественная прочность основания выемки за счет размыва его проточной водой;

— наличие воды на дне выемки затрудняет разработку грунта;

— требуется крепление стенок выемок, так как движение воды к зумпфам приводит в движение и фунты;

— подток воды к водосборной канаве может вызвать ослабление оснований зданий и сооружений, расположенных рядом со строящимся объектом.

Виды земляных сооружений.

Результатом разработки грунта является земляное сооружение, представляющее собой инженерное сооружение, устраиваемое из грунта в грунтовом массиве или возводимое на поверхности грунта. Земляные сооружения разделяют:

-по отношению к поверхности грунта — выемки, насыпи, подземные выработки, обратные засыпки;

-по сроку службы — постоянные и временные;

— по функциональному назначению — котлованы, траншеи, ямы, скважины, отвалы, плотины, дамбы, дорожные полотна, туннели, планировочные площадки, выработки;

— по геометрическим параметрам и пространственной форме — глубокие, мелкие, протяженные, сосредоточенные, простые, сложные и т.п.

К постоянным относят сооружения, предназначенные для долгосрочной эксплуатации — земляные плотины, каналы, полотно рельсовых и безрельсовых дорог, выемки и насыпи, возводимые при планировке.

К временным земляным сооружениям относят выемки, отрываемые при возведении фундаментов жилых и промышленных зданий, мостов, плотин, траншеи для прокладки водопроводных, канализационных, газовых и других сетей, насыпи для временных дорог и запруд. Каждое земляное сооружение должно быть устойчивым, прочным и защищенным от размыва водой.

Выемки шириной более 3 м называют котлованами, более узкие выемки для ленточных фундаментов или сетей коммуникаций — траншеями, выемки под отдельно стоящие фундаменты или столбы — ямами. Эти сооружения имеют дно и боковые поверхности, наклонные откосы или вертикальные стенки. Выемки, разрабатываемые для добычи недостающего для строительства грунта, называют резервами; насыпи, в которые осуществляют отсыпку излишнего грунта, — кавальерами или отвалами. Места для отсыпки строительного и другого мусора называют свалками, а места, где осуществляют разработку песка, щебня и других строительных материалов — карьерами. Выемки, закрытые с поверхности земли и устраиваемые для прокладки транспортных и коммуникационных туннелей называют подземными выработками. Выемки имеют дно и наклонные откосы, после устройства подземных сооружений (или подземной части сооружений) выполняется обратная засыпка пазух — заполнение грунтом пространства между сооружением и откосами котлована.

Особые виды грунтов.

Виды грунтов: песок, супесь, суглинок, глина, лессовый грунт, торф, гравий, растительный грунт, различные скальные и уплотненные грунты.

При выборе методов производства земляных работ необходимо учитывать следующие основные характеристики грунтов: плотность, влажность, липкость, разрыхленность, сцепление, угол естественного откоса, сложность (трудоемкость) разработки.

В зависимости от этих характеристик грунты в строительстве рассматривают с точки зрения:

— пригодности в качестве оснований различных зданий и сооружений и размера допускаемой на них нагрузки;

— возможности их использования в качестве постоянных сооружений, т. е. как материала для устройства насыпей и выемок;

— целесообразности или возможности применения того или иного метода разработки грунтов.

Песчаные грунты — сыпучие в сухом состоянии, не обладают свойством пластичности. Они водопроницаемы, при определенной скорости течения воды размываются, с изменением влажности меняется и объем песка. Наибольший объем имеет песок во влажном состоянии (все пространство между частицами заполнено водой), наименьший объем имеет песок насыщенный водой (более тяжелый песок осел на дно, вода выдавила из пор воздух и сама поднялась в верхние слои), промежуточное положение занимает песок в сухом состоянии (свободное пространство между частицами заполнено воздухом).

Глинистые грунты — связные и обладающие свойством пластичности. Глины сильно впитывают воду и при этом сильно разбухают. При замерзании вода увеличивается в объеме до 9%, благодаря чему глинистые грунты сильно пучатся, при высыхании грунты, наоборот, с трудом отдают влагу, уменьшаются в объеме и трескаются. Во влажном состоянии глина пластична и почти водонепроницаема, с увеличением влажности сцепление частиц глины уменьшается, и глина легко размывается проточной водой.

Суглинокимеет свойства глины, супесь — песка, но в значительно меньшей степени.

В глинистых грунтах особо выделены лессовидные грунты. В сухом состоянии лесс обладает значительными прочностью и твердостью, но при соприкосновении с водой легко ее впитывает, при этом расплывается, сильно уменьшается в объеме, резко теряет несущую способность, становится просадочным.

К особым грунтам относят мерзлые, вечномерзлые, лёссовые, набухающие, слабые водонасыщенные глинистые, засоленные, насыпные грунты, торфы и заторфованные грунты.

Грунты и их строительные свойства.

В строительном производстве грунтами называют породы, залегающие в верхних слоях земной коры. Свойства и качество грунта влияют на устойчивость земляных сооружений, трудоемкость разработки и стоимость работ. Для выбора наиболее эффективного способа производства работ необходимо учитывать следующие основные характеристики грунтов; плотность, влажность, сцепление, разрыхляемость и угол естественного откоса.

Плотностью называется масса 1 м3 грунта в естественном состоянии (в плотном теле). Плотность песчаных и глинистых грунтов 1,6. 2,1 т/и3, а скальных неразрыхленных грунтов до 3,3 т/и3.

Влажность характеризуется степенью насыщения грунта водой, которую определяют отношением массы воды в грунте к массе твердых частиц грунта и выражают в процентах. При влажности более 30% грунты считаются мокрыми, а при влажности до 5% — сухими.

Сцепление определяется начальным сопротивлением грунта сдвигу. Так, сцепление для песчаных грунтов равно 3. 50 кПа, для глинистых — 5. 200 кПа.

От плотности и сцепления между частицами грунта в основном. зависит производительность землеройных машин. Классификация грунтов по трудности их разработки в зависимости от конструктивных особенностей используемых землеройных машин и свойств грунта приводятся в ЕНиР (). Так, для одноковшовых экскаваторов грунты подразделяются на шесть групп, для многоковшовых экскаваторов и скреперов — на две и для бульдозеров и грейдеров — на три группы. При разработке грунтов вручную их делят на семь групп.

Коэффициент фильтрации грунта. Скорость движения грунтовых вод зависит от пористости грунта; она различна для разных грунтов и пород и поэтому характеризует водопроницаемость этих грунтов. Скорость движения грунтовой воды, (м/сут) называют коэффициентом фильтрации грунта. Чем меньше размер частиц грунта, тем меньше и поры между этими частицами, а значит и скорость фильтрации воды между ними и наоборот.

Разрыхляемость. При разработке грунт разрыхляется и его объем по сравнению с первоначальным увеличивается. По этой причине различают объем грунта в естественном и разрыхленном состоянии. Увеличение объема грунта при разрыхлении сильно отличается для различных грунтов и называется первоначальным разрыхлением. Со временем этот разрыхленный грунт под воздействием нагрузки от вышележащих слоев, под влиянием атмосферных осадков или механического воздействия постепенно уплотняется. Однако грунт не занимает того объема, который он занимал до разработки. Степень разрыхления грунта после его осадки и уплотнения называют остаточным разрыхлением. Величины первоначального и остаточного разрыхления выражают в % по отношению к объему грунта в плотном состоянии. Коэффициенты, учитывающие эти приращения объема грунта, называют коэффициентами первоначального и остаточного разрыхления.

Липкость — способность грунта при определенной его влажности прилипать к поверхности различных предметов. Большая прилипаемость грунта усложняет выгрузку грунта из ковша механизма или кузова, условия работы транспорта и др. Липкость определяют усилием, необходимым для отрыва прилипшего предмета от грунта (для глин липкость достигает 0,05 МПа).

Последнее изменение этой страницы: 2016-04-06; Нарушение авторского права страницы

Строительные свойства грунтов

Грунты. Виды грунтов. Строительные свойства

В 1995 г. был разработан Межгосударственный стандарт ГОСТ 25100—95 Грунты. Указанный стандарт распространяется на все грунты и устанавливает их классификацию, применяемую при производстве инженерно-геологических изысканий, проектировании и строительстве.

Читать еще:  Подкормка и полив винограда

В соответствии с указанным ГОСТом все виды грунтов подразделяются на четыре класса: I — природные скальные; II — природные дисперсные; III — природные мерзлые; IV — техногенные.

Классификационные признаки отдельных видов грунтов в соответствии с этим стандартом следующие.

Скальные грунты. Класс природных скальных грунтов объединяет грунты с жесткими структурными связями (кристаллизационными и цементационными) — магматические, метаморфические и сцементированные осадочные породы: граниты, диориты, базальты, гнейсы, кварциты, мраморы, конгломераты и др. Они несжимаемы, водонепроницаемы и водоустойчивы. По механической прочности к скальным грунтам относятся горные породы, которые имеют предел прочности на сжатие в водонасыщенном состоянии больше 5 МПа. Наибольшей прочностью на сжатие, МПа, обладают породы: магматические — 80—400, метаморфические — 100—300, осадочные (песчаники, конгломераты) — до 120.

Высокие прочностные свойства скальных грунтов объясняются наличием в их структурах кристаллических связей, которые возникают при кристаллизации магмы либо в процессе метаморфизма, либо в результате цементации рыхлых образований.

Полускалъные грунты. К этой группе относятся главным образом сравнительно слабо сцементированные и хемогенные осадочные породы: гипс, ангидрит, каменная соль, известняк-ракушечник, мел, опоки, песчаники со слабым цементом, а также сильно трещиноватые и выветрелые скальные породы.

Важной особенностью полускальных грунтов является их неустойчивость к воде (размягчение, растворение). Некоторые грунты растворимы в воде (гипс, каменная соль). Другие в воде размягчаются. Особенно сильно размягчаются грунты, содержащие большое количество глинистых минералов, а также ангидрит, который под воздействием воды переходит в гипс, вызывая набухание и ослабляя внутренние силы сцепления. После размягчения несущая способность грунтов уменьшается. Для многих полускальных грунтов важной особенностью является трещиноватость, снижающая общую плотность пород.

Класс природных дисперсных грунтов включает грунты с водно-коллоидными и механическими структурными связями.

Крупнообломочные грунты. К этому виду грунтов относят несцементированные обломочные породы (галечники, щебень, гравий), содержащие более 50 % обломков пород размером более 2 мм. Прочность пород этого класса зависит от того, обломками каких пород они сложены. Наиболее прочными являются магматические, менее прочными — осадочные. Общая прочность крупнообломочных пород связана с их плотностью. По укладке обломков они могут быть плотными и рыхлыми. При этом наибольшей прочностью характеризуются те грунты, у которых промежутки между крупными обломками заняты мелкими обломками.

Под нагрузками крупнообломочные грунты практически несжимаемы, и поэтому являются надежным основанием различных сооружений. Они обладают водопроницаемостью и слабо сопротивляются воздействию землетрясений.

Песчаные грунты. К этому виду относят рыхлые обломочные породы, содержащие в своем составе менее 50 % обломков более 2 мм. Этот класс представлен песками различной крупности, что в значительной степени определяет их свойства.

Глинистые грунты. Это вид дисперсных осадочных пород. Для них характерно присутствие в составе значительного количества тонкодисперсных частиц (размером 0,005 мм), состоящих преимущественно из глинистых минералов. Среди глинистых пород выделяют собственно глины и разнообразные глинистые породы. Глинами принято считать тонкодисперсные горные породы, содержащие более 30 % частиц размером менее 0,005 мм. К глинистым породам относят также суглинки и супеси, отличающиеся главным образом содержанием глинистых частиц.

Свойства глинистых грунтов определяются в основном глинистыми и пылеватыми частицами, а также находятся в большой зависимости от влажности. Если содержится только прочносвязанная вода, то грунт имеет свойство твердого тела. При наличии рыхлосвязанной воды грунт — пластичный. При наличии свободной воды грунт характеризуется текучей консистенцией.

Водно-физические свойства глинистых грунтов определяются прежде всего глинистыми минералами.

Общие свойства глинистых грунтов в значительной мере определяются структурой грунта. Глинистый грунт с нарушенной структурой, перемятый, характеризуется пониженной прочностью и большим набуханием.

Глинистые грунты служат нередко основаниями различных инженерных сооружений. Их особенностью является значительная сжимаемость под давлением и изменение свойств во времени. Здания и сооружения, возведенные на глинистых грунтах, дают осадку в результате их сжимаемости, происходящей вследствие уменьшения пористости.

Илы. Это современные осадки, образовавшиеся главным образом в результате накопления мелко- и тонкодисперсного материала механическим или химическим путем на дне морей, лагун, озер, болот или в поймах рек. В соответствии с этим различают илы морские, лагунные, болотные и аллювиальные.

По гранулометрическому составу илы могут быть супесчаными, суглинистыми, глинистыми, а также тонкозернистыми песчаными. Следует отметить, что современные грубообломочные отложения — песчаные и другие — илами не называют.

Для илов характерно повышенное (до 2. 3 % и даже до 10. 12 %) содержание органики. В засушливых климатических зонах они иногда содержат водорастворимые соли в тонкодисперсном виде или в виде кристалликов либо прослойков.

Среди современных глубоководных осадков распространены илы известковистые. В типичных глинистых терригенных и песчаных илах обычно велико содержание пылеватых частиц. В минеральном составе тонкодисперсной части моренных илов обычно преобладают глинистые минералы из группы гидрослюд и монтмориллонита, а в составе илов пресноводных бассейнов — гидрослюды и каолинит; в грубодисперсной части преобладают главным образом первичные реликтовые минералы.

Нередко в илах наблюдается повышенное содержание карбонатов даже в тонкодисперсной части. В составе поглощающего комплекса различных илов основное место занимают Са 2+ , Mg 2+ , a Na + и К + — подчиненное. В толщах илов происходят процессы диагенеза, изменяющие состав, состояние и свойства осадков и превращающие их в горные породы. Таким образом, илы являются образованиями начальной стадии формирования тонкодисперсных песчаных или глинистых пород. Поэтому на суше илы существовать не могут, так же как и на больших глубинах под толщей других пород.

В период накопления осадков в водном бассейне свободная вода в их составе преобладает над водой связанной, а концентрация минеральных частиц в единице объема очень мала. Влажность илов обычно достигает 20—80 % и более, а плотность скелета нередко равна 0,8. 0,9 г/см 3 . Прочность илов предельно малая. Угол естественного откоса илов стремится к нулю. В случае приложения к илам даже малых усилий они переходят в текучее состояние.

Приведенная характеристика илов указывает на то, что они являются слабыми основаниями. Строительство на них возможно при условии искусственного улучшения их свойств (уплотнение, укрепление, дренирование вертикальными песчаными дренами). Проверенными способами строительства на илах являются устройство свайных фундаментов и подушек из каменной наброски.

Применительно к условиям проектирования земляного полотна скальные грунты подразделяют на залегающие в естественных условиях в виде массивов (в выемках) и полученные посредством разрушения скальных массивов (для насыпей). Скальные грунты классифицируют по трещиноватости, блочности и способности к выветриванию (которая определяется испытанием образцов на разрушаемое™ при многократном увлажнении-высушивании и замораживании-оттаивании) на слабовыветривающиеся, выветривающиеся и легковыветривающиеся; крупнообломочные и песчаные — по степени дренирования; глинистые — по гранулометрическому составу, засоленности, набухаемости, склонности к морозному пучению и просадочности.

Нескальные грунты подразделяют на крупнообломочные, песчаные, глинистые, биогенные (сапропели, заторфованные, торфы и др.), искусственные — отходы производства (шлаки, золы, золошлаковые смеси, «хвосты» обогатительных фабрик, терриконов и др.).

По степени неоднородности гранулометрического состава пески выделяют однородные и неоднородные. Критерии оценки и способы определения степени неоднородности песков приводятся в Инструкции по проектированию железнодорожного земляного полотна.

По степени влажности крупнообломочные и песчаные грунты бывают маловлажные, влажные и насыщенные водой.

По степени водонепроницаемости грунты, используемые для сооружения насыпей, разделяются на дренирующие и недренирующие.

К дренирующим относят грунты, имеющие при максимальной стандартной плотности сухого грунта коэффициент фильтрации не менее 0,5 м/сут. Для крупнообломочных грунтов с песчаным заполнителем коэффициент фильтрации устанавливают испытаниями заполнителя. Предварительная оценка водонепроницаемости грунтов может быть дана по показателю гранулометрического состава.

В число дренирующих входят крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные, средней крупности и мелкие, если содержание в них частиц менее 0,10 мм не превышает 15% (табл. 3.6).

Классификация гранулометрических фракций

4. Грунты. Строительные свойства грунтов

Грунт представляет собой естественную среду, в которой размеща­ется подземная часть зданий и сооружений. Грунтами в строительстве называют породы, залегающие в верхних слоях земной коры и пред­ставляющие собой главным образом рыхлые и скальные породы. Раз­личают следующие основные виды грунтов: песок, супесь, суглинок, глина, лессовый грунт, торф, гравий, растительный грунт, различные скальные и уплотненные грунты. От строительных свойств грунтов за­висит прочность и устойчивость возводимых сооружений, методы про­изводства, трудоемкость и стоимость работ.

При выборе методов производства земляных работ необходимо учитывать следующие основные характеристики грунтов: плотность, влажность, липкость, разрыхленность, сцепление, угол естественного откоса, сложность (трудоемкость) разработки. В зависимости от этих характеристик грунты в строительстве рассматривают с точки зрения:

■ пригодности в качестве оснований различных зданий и сооружений и размера допускаемой на них нагрузки;

■ возможности их использования в качестве постоянных сооружений, т. е. как материала для устройства насыпей и выемок;

■ целесообразности или возможности применения того или иного метода разработки грунтов.

Песчаные грунты сыпучие в сухом состоянии, не обладают свой­ством пластичности. Они водопроницаемы, при определенной скорости течения воды размываются, с изменением влажности меняется и объем песка. Наибольший объем имеет песок во влажном состоянии (все пространство между частицами заполнено водой), наименьший объем имеет песок насыщенный водой (более тяжелый песок осел на дно, вода выдавила из пор воздух и сама поднялась в верхние слои), промежуточное положение занимает песок в сухом состоянии (свобод­ное пространство между частицами заполнено воздухом).

Глинистые грунты связные и обладающие свойством пластично­сти. Глины сильно впитывают воду и при этом сильно разбухают. При замерзании вода увеличивается в объеме до 9%, благодаря чему гли­нистые грунты сильно пучатся, при высыхании грунты, наоборот, с трудом отдают влагу, уменьшаются в объеме и трескаются. Во влаж­ном состоянии глина пластична и почти водонепроницаема, с увеличе­нием влажности сцепление частиц глины уменьшается, и глина легко размывается проточной водой.

Суглинок имеет свойства глины, супесь песка, но в значительно меньшей степени. В глинистых грунтах особо выделены лессовидные грунты. В сухом состоянии лесс обладает значительными прочностью и твердостью, но при соприкосновении с водой легко ее впитывает, при этом расплывается, сильно уменьшается в объеме, резко теряет несущую способность, становится просадочным.

Гранулометрический состав грунта. В зависимости от среднего размера частиц, мм, составляющих грунт, их подразделяют на:

Пески, в свою очередь, подразделяют на: мелкий — более 50% объ­ема составляют частицы размером 0,1. 0,25 мм; средний — то же, час­тицы 0,25 . 0,5; крупный — 0,5. 3 мм.

Важным компонентом большинства грунтов является наличие в них глинистых частиц. Грунты, в зависимости от содержания в их объеме глинистых частиц подразделяются: пески — 60%.

Влажность грунта характеризуют степенью насыщения грунта водой и определяют отношением массы воды в грунте к массе твер­дых частиц грунта. В зависимости от влажности, грунты подразделяют на маловлажные (до 5%), влажные (до 30%), насыщенные водой (> 30%). Воду, находящуюся в порах влажных и насыщенных водой грунтов, называют грунтовой.

Коэффициент фильтрации грунта. Скорость движения грунто­вых вод зависит от пористости грунта; она различна для разных грун­тов и пород и поэтому характеризует водопроницаемость этих грун­тов. Скорость движения грунтовой воды, (м/сут) называют коэффици­ентом фильтрации грунта. Чем меньше размер частиц грунта, тем меньше и поры между этими частицами, а значит и скорость фильтра­ции воды между ними и наоборот. Коэффициенты фильтрации для различных грунтов, м/сут: глина — 0; суглинок — 3 грунта в естественном со­стоянии, т. е. в плотном теле. От плотности и силы сцепления частиц грунта между собой зависит производительность строительных машин. Плотность различных видов грунта изменяется в значительных преде­лах. Так, плотность илистых грунтов в среднем составляет 0,6 т/м 3 , песчаных грунтов — 1,6. 1,7 т/м , скальных грунтов — 2,6. 3,3 т/м 3 .

Сцепление грунта характеризуют начальным сопротивлением сдвигу, оно зависит от вида грунта и его влажности. Так, сила сцепле­ния для песчаных грунтов составляет 0,03. 0,05 МПа, для глинистых -0,05. 0,3 МПа.

Разрыхляемость. При разработке грунт разрыхляется и его объем по сравнению с первоначальным увеличивается. По этой причине раз­личают объем грунта в естественном и разрыхленном состоянии. Уве­личение объема грунта при разрыхлении сильно отличается для раз­личных грунтов и называется первоначальным разрыхлением. Со вре­менем этот разрыхленный грунт под воздействием нагрузки от выше­лежащих слоев, под влиянием атмосферных осадков или механическо­го воздействия постепенно уплотняется. Однако грунт не занимает того объема, который он занимал до разработки. Степень разрыхлен-ности грунта после его осадки и уплотнения называют остаточным разрыхлением. Величины первоначального и остаточного разрыхления выражают в % по отношению к объему грунта в плотном состоянии. Коэффициенты, учитывающие эти приращения объема грунта, называ­ют коэффициентами первоначального и остаточного разрыхления (табл. 2.1).

Коэффициенты разрыхления для различных грунтов

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector