Свойства и технологические характеристики грунтов. Любое здание или инженерное сооружение возводится на подстилающем слое грунта

Любое здание или инженерное сооружение возводится на подстилающем слое грунта. От физико-механических свойств подстилающего слоя грунта зависит величина осадочных деформаций и долговечность сооружения в целом. Поэтому эффективный контроль за свойствами грунтов в строительстве имеет важное значение.

Минеральные грунты подразделяются на скальные, конгломераты и нескальные.

К скальным (однородным) грунтам относят массивы изверженных пород с кристаллической структурой, которые характеризуются значительной плотностью и малой влагоемкостью.

К скальным (слоистым) грунтам относят породы сложенные из песчаников, доломитов и глинистых сланцев.

Конгломераты – обломочные породы, сцементированные минеральными цементами.

Наиболее часто встречающиеся нескальные грунты обычно делят:

связанные – суглинки, глины и супеси;

несвязанные – пески.

Несвязанные грунты можно определить во внешнему виду.

Простейшие методики определения вида несвязанного грунта представлены в табл. 1.1.

Земляные работы включают на первом этапе проведение планировки площадки под строительство. При этом, как правило, устраиваются насыпи для выравнивания рельефа местности под сооружение. Для насыпи в основном используется грунт, срезаемый и перемещаемый в процессе планировки из зоны выемки. В некоторых случаях грунт доставляется из других карьеров при помощи скреперов и автомобильного транспорта. Вид грунта указывается в проектной документации.

 

 

Вид грунта	Ощущения при растирании	Через лупу или невооруженным глазом
Галька, щебень	Галька имеет окатанную форму, щебень остроугольную	Зерна размером в 10-20 мм составляют более половины образца, между ними мелкое заполнение
Гравий, дресва	Гравий имеет частично окатанную форму Дресва с острыми краями	Зерна размером от 5 до 10 мм составляют (по массе) более половины пробы, между ними мелкое заполнение
Песок крупный	Глинистых частиц не чувствуется	Масса частиц крупнее 0,5 мм более 50%
Песок средней крупности	То же	Масса частиц крупнее 0,25 мм более 50%. В лупу видны только песчаные частицы
Песок мелкий	То же	Зерна трудно различить невооруженным глазом. Масса частиц крупнее 0,1 мм более 75% и в лупу видны только песчаные частицы
Песок пылеватый	Напоминает жесткую пыль	Мелкая мучнистая смесь. Отдельные частицы трудно различить невооруженным глазом. Масса частиц крупнее 0,1 мм менее 75%.

Таблица 1.1

Грунт насыпи имеет разрыхленную неуплотненную структуру и в этой связи проводят его уплотнение при помощи различных механизмов и устройств.

Для уплотнения используют машины статического и динамического действия. К числу машин статического действия относят самоходные и прицепные катки.

К машинам динамического действия относят трамбовочные машины, вибрационные самоходные (прицепные) катки, вибрационные плиты, пневматические трамбовки и др.

Продолжительность их работыопределяется достижением определенной (заранее заданной) величины степени уплотнения конкретного вида грунта, величина которой определена в проектной документации.

После отрывки котлована и зачистки его дна проверяют степень уплотнения грунта перед устройством фундамента под сооружение. Кроме того, в процессе обратной засыпки пазух грунт подлежит обязательному уплотнению до достижения определенной (заданной) степени уплотнения (коэффициента уплотнения К_у).

Важнейшим показателем грунта является его влажность.

Для технологии строительного производства актуальны следующие виды влажности:

1. Естественная (природная) влажность грунта.

2. Относительная влажность грунта.

3. Оптимальная влажность грунта.

Влажность значительно влияет на изменение физико-механических свойств грунта. Некоторые виды влажности актуальны только для определенных видов грунта (например, понятие влажность на границе раскатывания используется только для связанных грунтов).

Естественная влажность грунта характеризует текущую (природную) влажность грунта. Данный параметр может существенно изменяться в зависимости от погодно-климатических условий среды. Например, естественная влажность песка может колебаться от 5-7 % (по массе) после интенсивных дождей до 1 % в сухой засушливый летний период года.

Указанная влажность в процентах по массе определяется путем взвешивания навески испытуемого грунта на весах первоначально в его природной влажности и взвешивания данной массы грунта после интенсивного высушивания (обычно в сушильном шкафу до постоянной массы).

Относительная влажность грунта имеет важное практическое значение в технологии строительного производства. По значению ее величины принимают решение о необходимости проведения водопонижающих мероприятий на строительной площадке.

Величина относительной влажности грунта W_от представляет собой отношение естественной (природной) влажности грунта к влажности на границе текучести W_т:

W_от= W/ W_т, (1)

где W – естественная (природная) влажность грунта, %;

W_т – влажность грунта на границе текучести определяемая по данным лаборатории.

Важнейшее место в технологии земляных работ занимает величина оптимальной влажности грунта.

Оптимальная влажность грунта, это влажность, при которой можно достичь максимально плотной упаковки частиц грунта, т.е. наиболее высокого коэффициента уплотнения. Во многих видах грунтов при влажности, значительно отличающейся от оптимальной, практически затруднительно получить требуемые коэффициенты уплотнения. Поэтому важнейшее место при производстве земляных работ занимает получение оптимальной влажности грунта и дальнейшая работа с грунтом оптимальной влажности.

Зная оптимальную влажность грунта и его относительную влажность можно прогнозировать достижение требуемого коэффициента уплотнения или принимать решение о дополнительном увлажнении (поливе) грунта.

В практических условиях большое значение имеет выбор обоснованных размеров котлованов и схем размещения механизмов (экскаваторов, кранов, и т.д.) вблизи выемок. На выбор расстояний привязки кранов и механизмов при работе вблизи котлованов и выемок оказывает значение связанность грунта.

Связанность грунтов изменяется в зависимости от их относительной влажности и характеризуется углом естественного откоса (j) (углом, который образуется откосом свободно насыпанного грунта и горизонтальной плоскостью).

Параметр (j) определяет угол откоса в котлованах и траншеях (их размеров) и расстояние допустимого приближения машин и механизмов к краю откоса котлованов.

Величины углов естественного откоса грунтов приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Вид грунта	Угол естественного откоса грунта j в зависимости от состояния грунта, градусов
Сухое	Влажное	Мокрое
Песок мелкий
Песок средний
Песок крупный
Гравий
Суглинок
Глина
Торф

Наиболее важным технологическим понятием при производстве земляных работ и устройстве оснований является величина коэффициента уплотнения грунта.

Коэффициент уплотнения грунтаК_у, представляет собой отношение плотности сухого грунта в сооружении к максимальной плотности сухого грунта, определенной в приборе стандартного уплотнения.

Для его определения используют различные методы и приборы – прибор стандартного уплотнения ДорНИИ, статические пенетрометры, динамические плотномеры. В практических условиях наиболее часто используются пенетрометры и плотномеры.

Получаемые по результатам статического или динамического зондирования величины коэффициентов уплотнения грунтов К_у, не должны быть ниже величин, установленных в соответствующих нормативных документах и конкретных проектах на производство земляных работ и устройство фундаментов. Ориентировочные величины требуемых коэффициентов уплотнения грунтов указаны в табл. 1.3. (П16-03 к СНБ 5.01.01-99)

Таблица 1.3

Вид сооружения, коммуникаций и работ	Величина коэффициента уплотнения грунта, Ку
Основания под фундаменты зданий, сооружений для тяжелого технологического оборудования и полов с равномерной нагрузкой более 0,2 МПа	0,98¼0,94
То же для легкого оборудования, полы с нагрузкой менее 0,05 МПа, отмостка зданий, дорожки и тротуары	0,95¼0,91
Обратные засыпки пазух котлованов при устройстве зданий и сооружений	0,91¼0,97
Не застраиваемые участки	0,92¼0,90