Чертежи и 3d визуализация по России!

Грунты состоят из твердых минеральных частиц, жидкости и газа и, таким образом, представляют собой (при положительной температуре) трехфазную систему. Грунты различают по многим признакам, наиболее важными из которых являются их физические и механические свойства.

Для оценки и классификации грунтов оснований образцы, полученные в результате инженерно-геологических изысканий, подвергают лабораторным исследованиям. Образцы грунта должны иметь ненарушенную структуру, для этого их отбирают из относительно больших по объему образцов грунта (монолитов), полученных из шурфов и скважин.

После лабораторных исследований полученные физические характеристики сопоставляют с классификационными для качественной оценки свойств грунтов и возможности их использования для оснований сооружений.

Соотношение между фазами во многом определяют физические свойства грунтов.

В результате лабораторных исследований определяют три основных показателя: плотность грунта ненарушенной структуры р, которая равна отношению массы образца грунта к его объему; плотность твердых частиц р5, равную отношению массы твердых частиц к их объему, и природную влажность w, равную отношению массы содержащейся в грунте воды к массе твердых частиц.

К скальным грунтам оснований относят изверженные, метаморфические и осадочные породы с жесткими связями между зернами, залегающие в виде сплошного или трещиновидного массива. Их подразделяют в зависимости от предела прочности одноосному сжатию, коэффициента размягчаемости (отношение сопротивлений одноосному сжатию в водонасыщенном и сухом состоянии) и степени выветрелости (отношения массы образца выветрелого грунта к массе невыветрелого образца того же грунта).

По пределу прочности одноосному сжатию различают скальные грунты очень прочные (R> 120 МПа), прочные (120 > R >50 МПа), средней  прочности  (50> R >15 МПа),  малопрочные  (15> R >5МПа), пониженной прочности (5> R >3 МПа), низкой прочности

3> R >1 МПа), весьма низкой прочности RC<1 МПа. По коэффициенту    размягчаемости    грунты    бывают    неразмягчаемые ksa 0,75) и размягчаемые (ksa/<0,75). По степени выветрелости скальные грунты разделяют на невыветрелые (монолитные при к=1, слабовыветрелые (трещиноватые — 1>к>0,9),  выветрелые (0,9>к>0,8) и слабовыветрелые (рухляки — к <0,8).

Для скальных пород, способных растворяться в воде, следует устанавливать степень их растворимости. В большинстве случаев скальные грунты являются надежными основаниями.

К нескальным грунтам относят крупнообломочные — несцементированные грунты, содержащие обломки кристаллических или осадочных горных пород с размером частиц более 2 мм —- больше чем 50% по массе; песчаные — сыпучие в сухом состоянии грунты, которые содержат частицы крупнее 2 мм менее чем 50% по массе  и не обладают пластическими свойствами; пылевато-глинистые – связные грунты.

При наличии в крупнообломочном грунте более 40% песчаного заполнителя или более 30% пылевато-глинистого от общей массы воздушно-сухого грунта в наименовании грунта приводится вид заполнителя с указанием характеристик последнего.

Основания, сложенные крупнообломочными грунтами, как правило, являются надежными. Прочность крупнообломочных грунтов снижается при увеличении коэффициента выветрелости, окатанности частиц и количества глинистого заполнителя. Наличие в крупнообломочных грунтах песчаного заполнителя практически не снижает его сопротивляемость внешним нагрузкам. При общей оценке оснований, состоящих из крупнообломочных грунтов, необходимо учитывать условия образования и характер залегания пластов. При наклонном залегании и наличии песчаных и глинистых прослоек могут образовываться поверхности скольжения, существенно снижающие устойчивость основания.

Плотность сложения является очень важной характеристикой при оценке свойств песчаных оснований. Иногда плотность сложения определяют статическим и динамическим зондированием.

Песчаные грунты, как и крупнообломочные, в большинстве случаев являются надежными основаниями. С увеличением размеров частиц и плотности сложения прочность и устойчивость песчаных оснований возрастают, а их деформации затухают достаточно быстро.

Пески гравелистые, крупные и средней крупности, имеющие плотную и среднюю плотность сложения, хорошо сопротивляются действию внешней нагрузки, претерпевая при этом незначительные  деформации. Рыхлые пески слабо сопротивляются внешним нагрузкам, и их использование в качестве оснований требует специального обоснования.

Обводнение гравелистых, крупных и мелких песков мало сказывается на их прочности, а пылеватые пески могут снижать свою  прочность при увеличении влажности.

Несущая способность пылевато-глинистых грунтов во многом зависит от пористости и влажности, при уменьшении коэффициента пористости снижается и степень сжатия под действием внешней нагрузки. С увеличением пористости и влажности пылевато-гли-нистых грунтов уменьшается их сопротивляемость силовому воздействию, поэтому при проектировании фундаментов на основаниях из пылевато-глинистых грунтов следует учитывать изменение пористости и влажности в зависимости от гидроклиматических условий.

Твердые и полутвердые пылевато-глинистые грунты являются надежными основаниями, в пластичном состоянии их используют в качестве оснований при условии, если величина осадки не превышает предельно допустимой, в текучей ластичном и текучем состоянии пылевато-глинистые грунты используют для строительства только после специального обоснования, так как при действии даже небольших давлений эти грунты способны терять устойчивость.

Пылевато-глинистые грунты способны испытывать деформации, продолжающиеся в течение нескольких десятилетий, что необходимо учитывать при проектировании оснований. Среди пылевато-глинистых грунтов следует выделить особую категорию — илы, просадочные и набухающие грунты.

К илам относят пылевато-глинистые грунты в начальной стадии формирования, образовавшиеся как осадок в воде при воздействии микробиологических процессов. Такие грунты обладают большой пористостью и анизотропией. Использование илистых грунтов в основании сооружений требует специального обоснования в силу их незначительной прочности, обусловливаемой только структурными связями.

Просадочными называют грунты, которые под действием внешней нагрузки или собственного веса при замачивании дают значительную дополнительную осадку (просадку). Этим свойством обладают в основном лёссы и лёссовидные грунты. Такой вид грунтов имеет высокую пористость (>0,44) и в необводненном состоянии обладает достаточной несущей способностью, обусловливаемой прочностью структурных связей. При замачивании эти связи нарушаются, происходит просадка с изменением внутренней структуры грунта.

При строительстве на просадочных грунтах осуществляется комплекс мероприятий, направленных на устранение или уменьшение влияния просадочности на здания и сооружения.

К набухающим относят грунты, способные при увлажнении или воздействии химических растворов увеличивать свой объем. Возможен и обратный процесс — уменьшение объема при снижении влажности, который называют усадкой. Основания, сложенные на-бухающими грунтами, рассчитывают по специальной методике, а при возведении фундаментов используют специальные конструктивные и эксплуатационные мероприятия.

Особую категорию грунтов составляют засоленные, биогенные, насыпные и вечномерзлые грунты. Засоленные грунты при длительной фильтрации воды способны испытывать дополнительную суффозионную осадку и снижать прочность в результате выщелачивания, подвергаться набуханию и просадке при замачивании и формировать агрессивную среду, которая может оказать вредное воздействие на подземные конструкции сооружений. Биогенные грунты (торфы и сапропели) представляют собой смесь песчаных или глинистых грунтов с растительными остатками. Они характеризуются большой сжимаемостью медленным развитием осадок, анизотропией и возможностью формирования агрессивных сред по отношению к материалам подземных конструкций.

При проектировании оснований зданий и сооружений следует уделять особое внимание насыпным грунтам, если их используют в качестве оснований. Насыпные грунты имеют большую степень неоднородности, обусловливающей неравномерность сжимаемости, и способны изменять свойства при динамических воздействиях. В них могут содержаться органические включения, шлаки и глины, вызывающие снижение прочности, дополнительные осадки, набухание и усадку.

Вечномерзлые грунты расположены в основном на севере, в районах Сибири и Дальнего Востока. Они характеризуются наличием в порах воды, которая находится в замерзшем состоянии, что во многом и определяет их свойства. Изменение температурного режима вечномерзлого грунта может вызвать его оттаивание, приводящее к возникновению дополнительных осадок.