Измеряемые характеристики грунтов




Для вычисления несущих характеристик грунта нам нужны измеряемые характеристики грунта. Вот некоторые из них.

Удельный вес грунта

Удельным весом грунта γ называется вес единицы объема грунта, измеряется в кН/м³.

Удельный вес грунта вычисляется через его плотность:

γ = g·ρ

ρ-плотностьгрунта,т/м³;
g ‑ ускорение свободного падения, принимаемое равным 9,81 м/с².

Плотность сухого (скелета) грунта

Плотность сухого (скелета) грунта ρd ‑ природная плотность за вычитанием массы воды в порах, г/см³ или т/м³.

Устанавливается расчетом:

ρd = ρ  
1+0,01W

Где, W-природная (естественная) весовая влажность грунта, %;
ρ ‑ природная (естественная) весовая плотность грунта, г/см³ (т/м³)

Коэффициент пористости грунта

Коэффициент пористости - это отношение объема пустот к объему твердых частиц в долях единицы. Устанавливается расчётом:

e = ρs - ρd  
ρd

где ρs и ρd - соответственно плотность частиц и плотность сухого (скелета) грунта, г/см³ (т/м³).

Принимаемая плотность частиц ρs (г/см³) для грунтов

песчаные грунты 2,66
супеси 2,7
суглинки 2,71
глины 2,74

Коэффициент пористости е, для песчаных грунтов разной плотности

Песок Гравелистый, крупный и средней крупности Мелкий Пылеватый
Плотный e ≤ 0,55 е ≤ 0,6 е ≤ 0,6
Средней плотности 0,55 < е ≤ 0,7 0,6 < е ≤ 0,75 0,6 < е ≤ 0,8
Рыхлый е > 0,7 е > 0,75 е > 0,8

Степени влажности грунта

Степень влажности грунта Sr - отношение естественной (природной) влажности грунта W к влажности, соответствующей полному заполнению пор водой (без пузырьков воздуха):

Sr = W·ρs  
e·ρw

где ρs - плотность частиц грунта (плотность скелета грунта), г/см³ (т/м³);
е - коэффициент пористости грунта;
ρw - плотность воды, принимаемая равной 1 г/см³ (т/м³);
W - природная влажность грунта, выраженная в долях единицы.

Грунты по степени влажности

Грунт Степень влажности
Маловлажный 0 < Sr ≤ 0,5
Влажный 0,5 < Sr ≤ 0,8
Насыщенный водой 0,8 < Sr ≤ 1

Пластичность грунта

Пластичность грунта - его способность деформироваться под действием внешнего давления без разрыва сплошности массы и сохранять приданную форму после прекращения деформирующего усилия.Для установления способности грунта принимать пластичное состояние определяют влажность, характеризующую границы пластичного состояния грунта текучести и раскатывания.

Граница текучести WL характеризует влажность, при которой грунт из пластичного состояния переходит в полужидкое - текучее. При этой влажности связь между частицами нарушается благодаря наличию свободной воды, вследствие чего частицы грунта легко смещаются и разъединяются. В результате этого сцепление между частицами становится незначительным и грунт теряет свою устойчивость.

Граница раскатывания WP соответствует влажности, при которой грунт находится на границе перехода из твердого состояния в пластичное. При дальнейшем увеличении влажности (W > WP) грунт становится пластичным и начинает терять свою устойчивость под нагрузкой. Границу текучести и границу раскатывания называют также верхним и нижним пределами пластичности.

Определив влажность на границе текучести и границе раскатывания, вычисляют число пластичности грунта IР. Число пластичности представляет собой интервал влажности, в пределах которого грунт находится в пластичном состоянии, и определяется как разность между границей текучести и границей раскатывания грунта:

IР = WL - WP

Чем больше число пластичности, тем более пластичен грунт. Минеральный и зерновой составы грунта, форма частиц и содержание глинистых минералов существенно влияют на границы пластичности и число пластичности.

Деление грунтов по числу пластичности и процентному содержанию песчаных частиц приведено в таблице.

Грунт Число пластичности Ip Содержание песчаных частиц (2-0,5мм) % по массе
Супесь
песчанистая 1 - 7 ≥ 50
пылеватая 1 - 7 < 50
Суглинок
лёгкий песчанистый 7 -12 ≥ 40
лёгкий пылеватый 7 -12 < 40
тяжёлый песчанистый 12- 17 ≥ 40
тяжёлый пылеватый 12- 17 < 40
Глина
лёгкая песчанистая 17 - 27 ≥ 40
лёгкая пылеватая 17 - 27 < 40
тяжёлая > 27 не регламентируется

Текучесть глинистых грунтов

Показать текучести IL выражается в долях единицы и используется для оценки состояния (консистенции) пылевато-глинистых грунтов.

Определяется расчетом из формулы:

IL = W - Wp  
Iр

где W - природная (естественная) влажность грунта; Wp - влажность на границе пластичности, в долях единицы;
Ip - число пластичности.

Показатель текучести для грунтов разной плотности

Грунты Показатель текучести IL
Супесь
твердая IL ≤ 0
пластичная 0 ≤ IL ≤1
текучая IL >1
Суглинок и глина
твердые IL ≤ 0
полутвердые 0 ≤ IL ≤0,25
тугопластичные 0,25 < IL ≤0,5
мягкопластичные 0,5 < IL ≤0,75
текучепластичные 0,75 < IL ≤1
текучие IL > 1

НАЧАЛО КОНСПЕКТА.

Скальные грунты

Скальные грунты - монолитные породы или в виде трещиноватого слоя с жесткими структурными связями, залегающие в виде сплошного массива или разделенные трещинами. К ним относятся магматические (граниты, диориты и др.), метаморфические (гнейсы, кварциты, сланцы и др.), осадочные сцементированные (песчаники, конгломераты и др.) и искусственные. Они хорошо держат нагрузку на сжатие даже в водонасыщенном состоянии и при отрицательных температурах, а также не растворимы и не размягчаются в воде. Являются хорошим основанием для фундаментов. Единственная сложность - это разработка скального грунта. Фундамент можно возводить непосредственно на поверхности такого грунта, без какого-либо вскрытия или заглубления.

Крупнообломочные грунты

Крупнообломочные - несвязные обломки скальных пород с преобладанием обломков размером более 2 мм (свыше 50%).

По гранулометрическому составу крупнообломочные грунты подразделяют на:

  • валунный d>200 мм (при преобладании неокатанных частиц - глыбовый),
  • галечниковый d>10 мм (при неокатанных гранях -щебенистый)
  • гравийный d>2 мм (при неокатанных гранях - дресвяный). К ним можно отнести гравий, щебень, гальку, дресву.

Эти грунты являются хорошим основанием, если под ними расположен плотный слой. Они сжимаются незначительно и являются надежными основаниями. При наличии в крупнообломочных грунтах песчаного заполнителя более 40% или глинистого заполнителя более 30% от общей массы воздушно-сухого грунта в наименовании крупнообломочного грунта добавляют наименование вида заполнителя, и указывают характеристики его состояния. Вид заполнителя устанавливают после удаления из крупнообломочного грунта частиц крупнее 2 мм. Если обломочный материал представлен ракушкой в количестве ≥ 50%, грунт называют ракушечным, если от 30 до 50% - к наименованию грунта прибавляют с ракушкой. Крупнообломочный грунт может быть пучинистым, если мелкая составляющая - пылеватый песок или глина.

Песчаные грунты

Песчаные грунты - продукт разрушения горных пород, представляют собой сыпучую смесь зерен кварца и других минералов, образовавшихся в результате выветривания горных пород с размерами частиц от 0,1 до 2 мм, содержащие глины не более 3%.

Песчаные грунты по крупности частиц могут быть:

  • гравелистые (25% частиц крупнее 2 мм);
  • крупные (50% частиц по весу крупнее 0,5 мм);
  • средней крупности (50% частиц по весу крупнее 0,25 мм);
  • мелкие (размеры частиц - 0,1-0,25 мм)
  • пылеватые (размеры частиц 0,005-0,05 мм). Они близки по своим проявлениям к глинистым грунтам.

По плотности подразделяются на:

  • плотные;
  • средней плотности;
  • рыхлые.

Чем выше плотность, тем прочнее грунт.

Физические свойства:

  • высокая сыпучесть, поскольку сцепления между отдельными зернами нет.
  • легко разрабатываются;
  • хорошая водопроницаемость, хорошо пропускают воду;
  • не меняются в объеме при разном уровне водопоглощении;
  • промерзают незначительно, не пучинистые;
  • при нагрузках имеют свойство сильно уплотняться и проседать, но в довольно сжатые сроки;
  • не пластичны;
  • легко утрамбовываются.

Сухой чистый (в особенности крупный) кварцевый песок может выдержать большие нагрузки. Чем крупнее и чище пески, тем большую нагрузку может выдержать слой основания из него. Гравелистые, крупные и средней крупности пески значительно уплотняются под нагрузкой, незначительно промерзают.Если пески залегают равномерно с достаточной плотностью и мощностью слоя, то такой грунт является хорошей основой для фундамента и чем крупнее песок, тем большую нагрузку он может воспринимать. Рекомендуется закладка фундамента на глубине от 40 до 70 см. Мелкий песок, разжиженный водой, особенно с примесями глины и ила, в качестве основания ненадежен. Пылеватые пески (размер частиц от 0,005 до 0,05 мм) слабо держат нагрузку, как основание требуют укрепление.

Супеси

Супеси - грунты, в которых глинистые частицы размером менее 0,005 мм содержатся в пределах от 5 до 10%.

Плывуны Плывуны - это супеси по свойствам близки к пылеватым пескам, содержащие большое количество пылеватых и очень мелких глинистых частиц. При достаточном водопоглощении пылеватые частицы начинаю играть роль смазки между крупными частицами и некоторые разновидности супесей становятся настолько подвижными, что текут, как жидкость. Различают плывуны истинные и псевдоплывуны.

Глинистые грунты

Глины - горные породы, состоящие из чрезвычайно мелких частиц (менее 0,005, мм), с небольшой примесью мелких песчаных частиц. Глинистые грунты образовались в результате физико-химических процессов, происходивших при разрушении горных пород. Характерным свойством их является сцепление мельчайших частиц грунта между собой.

Физические свойства:

  • низкие водопропускные свойства, поэтому всегда содержат воду (от 3 до 60%, обычно 12-20%).
  • увеличиваются в объеме при намокании и уменьшаются при высыхании;
  • в зависимости от влажности обладают значительной связанностью частиц;
  • сжимаемость глины высокая, уплотнение под нагрузкой низкое.
  • пластичны только в пределах определенной влажности; при меньшей влажности они становятся полутвердыми или твердыми, при большей - из пластичного состояния переходят в текучее;
  • размываются водой;
  • пучинистость.

По поглощенной воде глины и суглинки подразделяют на:

  • твердые,
  • полутвердые,
  • тугопластичные,
  • мягкопластичные,
  • текучепластичные,
  • текучие.

Осадка зданий на глинистых грунтах, продолжается более длительное время, чем на песчаной почве. Глинистые грунты с песчаными прослойками легко разжижаются и поэтому обладают небольшой несущей способностью. Сухие, плотно слежавшиеся глинистые грунты с большой мощностью слоя выдерживают значительные нагрузки от сооружений, если под ними находятся устойчивые подстилающие слои. Глина, слежавшаяся в течение многих лет, считается хорошим основанием. Глинистые грунты - самые непредсказуемые для строительства. Они могут размываться, разбухать, сжиматься, при замерзании вспучиваться. Фундаменты на таких грунтах строят ниже отметки промерзания. При наличии лессовых и илистых грунтов необходимо принять меры к укреплению основания.

Суглинки

Суглинки - грунты, в которых глинистые частицы размером менее 0,005 мм содержатся в пределах от 10 до 30%. По своим свойствам они занимают промежуточное положение между глиной и песком. В зависимости от процентного содержания глины суглинки могут быть легкими, средними и тяжелыми.

Лёсс

Такой грунт как лёсс относится к группе суглинков, содержит значительное количество пылеватых частиц (0,005 - 0,05 мм) и водорастворимые известняки и др., очень пористый и при намокании сжимается. При замерзании вспучивается.

В сухом состоянии такие грунты обладают значительной прочностью, но при увлажнении их грунт размягчается и резко уплотняется. В результате происходят значительные осадки, сильные перекосы и даже разрушения возведенных на нем сооружений, в особенности из кирпича. Таким образом, для того чтобы лессовидные грунты служили надежным основанием для сооружений, нужно полностью устранить возможность их замачивания. Для этого необходимо тщательно изучить режим грунтовых вод и горизонты их высшего и низшего стояния.

Ил (илистые грунты)

Ил - образовавшиеся в начальной стадии своего формирования в виде структурных осадков в воде, при наличии микробиологических процессов. Большей частью такие грунты располагаются в местах торфоразработок, болотистых и заболоченных местах.

Ил - илистые грунты, водонасыщенный современный осадок преимущественно морских акваторий, содержащий органическое вещество в виде растительных остатков и гумуса, содержание частиц меньше 0,01 мм составляет 30-50% по массе.

Свойства илистых грунтов:

  • Cильная деформируемость и высокая сжимаемость и как следствие - ничтожное сопроивление к нагрузкам и непригодность их использования в качестве естественного основания.
  • Значительное влияние структурных связей на механические свойства.
  • Незначительное сопротивление сил трения, что затрудняет применение в них свайных фундаментов;
  • Органические (гуминовые) кислоты в иле, действуют разрушающе на бетонные конструкции сооружений и фундамента.

Последовательность возведения фундаментов на илистых грунтах:

  • Производится "выемка" этих грунтов, и замещают послойно песчаным грунтом;
  • Отсыпают каменную/щебеночную подушку, ее мощность определяется расчетом, необходимо, чтобы на поверхность илистого грунта от сооружения и подушки приходилось давление неопасное для илистого грунта;
  • После этого возводится сооружение.

Торф

Торф - органический грунт, образовавшийся в результате естественного отмирания и неполного разложения болотных растений в условиях повышенной влажности при недостатке кислорода и содержащий 50% (по массе) и более органических веществ.

В их состав входит большое количество растительных осадков. По количеству их содержания различают:

  • слабозаторфованные грунты (относительное содержание растительных осадков - менее 0,25);
  • среднезаторфованные (от 0,25 до 0,4);
  • сильнозаторфованные (от 0,4 до 0,6) и торфы (свыше 0,6).

Торфяники обычно сильно увлажнены, отличаются сильной неравномерной сжимаемостью и практически непригодны как основание. Чаще всего их заменяют на более пригодные основания, например, песчаные.

КОНЕЦ КОНСПЕКТА

Влажность грунта

Из-за капиллярного эффекта грунты с мелкой структурой (глина, пылеватые пески) находятся во влажном состоянии даже при низком уровне грунтовых вод.

Поднятие воды может достигать:

  • в суглинках 4 - 5 м;
  • в супесях 1 - 1,5 м;
  • в пылеватых песках 0,5 - 1 м.

Условия для слабопучинистого грунта

Относительно безопасные условия, чтобы грунт считался слабопучинистым, когда подземная вода расположена ниже расчетной глубины промерзания:

  • в пылеватых песках на 0,5 м;
  • в супесях на 1 м;
  • в суглинках на 1,5 м;
  • в глинах на 2 м.

Условия для среднепучинистого грунта

Грунт можно отнести к категории средне-пучинистой, когда подземная вода расположена ниже расчетной глубины промерзания:

  • в супесях на 0,5 м;
  • в суглинках на 1 м;
  • в глинах на 1,5 м.

Условия для сильно-пучинистого грунта

Грунт будет сильно-пучинистый, если уровень грунтовых вод будет выше, чем для средне-пучинистых грунтов.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2020-06-03 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: