К каким грунтам относится суглинок. Классификация грунтов, особенности и тонкости

Физические свойства грунтов, лежащих в основании, исследуют с точки зрения их способности нести нагрузку дома через его фундамент.

Физические свойства грунта меняются в зависимости от внешней среды. На них влияет: влажность, температура, плотность, неоднородность и многое другое, поэтому для оценки технической пригодности грунтов будем исследовать их свойства, которые неизменны и которые могут меняются при изменении внешней среды:

• связанность (сцепление) между частицами грунта;
• размер, форма частиц и их физические свойства;
• однородность состава, наличие примесей и их воздействие на грунт;
• коэффициент трения одной части грунта о другую (сдвиг пластов грунта);
• водопроницаемость (водопоглощение) и изменение несущей способности при изменении влажности грунта;
• водоудерживающая способность грунта;
• размываемость и растворимость в воде;
• пластичность, сжимаемость, разрыхляемость и т. д.

Грунты: типы и свойства

Классы грунтов

Грунты разделяют на три класса: скальные, дисперсионные и мерзлые (ГОСТ 25100-2011).

• Скальные грунты - магматические, метаморфические, осадочные, вулканогенно-осадочные, элювиальные и техногенные породы обладающие жесткими кристаллизационными и цементационными структурными связями.
• Дисперсионные грунты - осадочные, вулканогенно-осадочные, элювиальные и техногенные породы с водноколлоидными и механическими структурными связями. Эти грунты делятся на связные и несвязные (сыпучие). Класс дисперсионных грунтов подразделяют на группы:
  • минеральные - крупнообломочные, мелкообломочные, пылеватые, глинистые грунты;
  • органоминеральные - заторфованные пески, илы, сапропели, заторфованные глины;
  • органические - торфы, сапропели.
• Мерзлые грунты - это те же скальные и дисперсионные грунты, дополнительно обладающие криогенными (ледяными) связями. Грунты в которых присутствуют только криогенные связи называются ледяными.

По строению и составу грунты разделяют на:

• скальные;
• крупнообломочные;
• песчаные;
• глинистые (в том числе лессовидные суглинки).

В основном встречаются разновидности песчаных и глинистых разновидностей, которые весьма разнообразны как по крупности частиц, так и по физико-механическим свойствам.

По степени залегания грунты делятся на:

• верхние слои;
• средней глубины залегания;
• глубокого залегания.

В зависимости от типа грунта основание может быть расположено в разных слоях грунта.

Верхние слои грунта подвергаются атмосферному воздействию (намокание и высыхание, выветривание, замерзание и оттаивание). Такое воздействие изменяет состояние грунта, его физические свойства и уменьшает противодействие нагрузкам. Исключением являются только скальные грунты и конгломераты.

Поэтому основание дома необходимо располагать на глубине с достаточными несущими характеристиками грунта.

Классификация грунтов по размеру частиц определена ГОСТом 12536

Частицы	Фракции	Размер, мм
Крупные обломки
Валуны*, глыбы	крупные	> 800
	средней крупности	400-800
	мелкие	200-400
Галька*, щебень	крупные	100-200
	средней крупности	60-100
	мелкие	10-60
Гравий*, дресва	крупные	4-10
	мелкие	2-4
Мелкие обломки
Песок	очень крупные	1-2
	крупные	0,5-1
	средней крупности	0,25-0,5
	мелкие	0,1-0,25
	очень мелкие	0,05-0,1
Взвесь
Пыль (ил)	крупные	0,01-0,05
	мелкие	0,002-0,01
Коллоиды
Глина		< 0,002

* Названия крупных обломков с обкатанными гранями.

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:

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

Плотность сухого (скелета) грунта

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

Устанавливается расчетом:

где ρ s и ρ d - соответственно плотность частиц и плотность сухого (скелета) грунта, г/см³ (т/м³).

Принимаемая плотность частиц ρ s (г/см³) для грунтов

Коэффициент пористости е, для песчаных грунтов разной плотности

Степени влажности грунта

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

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

Грунты по степени влажности

Пластичность грунта

class="h3_fon">

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 W L 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 W P соответствует влажности, при которой грунт находится на границе перехода из твердого состояния в пластичное. При дальнейшем увеличении влажности (W > W P) 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 I Р. 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:

I Р = W L - W P

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.

Текучесть глинистых грунтов

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

Определяется расчетом из формулы:

I L =	W - W p
	I р

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

Показатель текучести для грунтов разной плотности

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

class="h3_fon">

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.

Конгломераты

class="h3_fon">

Конгломераты - крупнообломочные породы, группа скалистых разрушенных, состоящих из отдельных камней разной фракции, содержащие более 50% обломков кристаллических или осадочных пород, не связанных между собой или же сцементированных посторонними примесями.

Как правило, несущая способность таких грунтов достаточно высокая и способна выдержать вес дома в несколько этажей.

Хрящеватые грунты

class="h3_fon">

Хрящеватые грунты - это смесь глины, песка, обломков камней, щебня и гравия. Они плохо размываются водой, не подвержены вспучиванию и вполне надежны.

Они не сжимаются и не размываются. В этом случае рекомендуется закладка фундамента с заглублением, как минимум, в 0,5 метра.

Дисперсионные грунты

Минеральный дисперсионный грунт состоит из геологических элементов различного происхождения и определяется по физико-химическим свойствам и геометрическим размерам частиц его составляющим.

Песчаные грунты

class="h3_fon">

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%.

Песчанные 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 являются 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

class="h3_fon">

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

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.

Истинные плывуны характеризуются присутствием пылевато-глинистых и коллоидных частиц, большой пористостью (> 40%), низкими водоотдачей и коэффициентом фильтрации, особенностью к тиксотропным превращениям, оплыванием при влажности 6 - 9% и переходом в текучее состояние при 15 - 17%.

Псевдоплывуны - пески, не содержащие тонких глинистых частиц, полностью водонасыщенные, легко отдающие воду, водопроницаемые, переходящие в плывунное состояние при определенном гидравлическом градиенте.

Плывуны практически непригодны для использования в качестве оснований фундаментов.

Глинистые грунты

class="h3_fon">

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 для фундамента дома.

Но такое такая глина встречается редко, т.к. в природном состоянии практически никогда не бывает сухой. Капиллярный эффект, присутствующий в грунтах с мелкой структурой, приводит к тому, что глина практически всегда находится во влажном состоянии. Так же влага может проникать через песчаные примеси в глине, поэтому влагопоглощение у глины происходит неравномерно.

Неоднородность влажности при замерзании грунта приводит к неравномерной пучинистости при отрицательных температурах, что может привести к деформации фундамента.

Пучинистыми могут быть все виды глинистых грунтов, а также пылеватые и мелкие пески.

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.

Макропористые глины

Глинистые грунты, обладающие в природном сложении видимыми невооруженным глазом порами, значительно превышающими скелет грунта, называют макропористыми. К макропористым грунтам относят лёссовые (более 50 % пылевидных частиц), наиболее распространенные на юге РФ и Дальнем Востоке. При наличии влаги лёссовидные грунты теряют устойчивость и размокают.

Суглинки

class="h3_fon">

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.

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)

class="h3_fon">

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 бетон сооружений и фундамента.

Самым существенным явлением, возникающим в илистых грунтах под действием внешней нагрузки, как указывалось выше, является разрушение их структурных связей. Структурные связи в илах начинают разрушаться при относительно незначительных нагрузках, однако лишь при некоторой, вполне определенной для данного илистого грунта величине внешнего давления происходит лавинное (массовое) нарушение структурных связей, причем прочность илистого грунта резко снижается. Эта величина внешнего давления носит название "структурной прочности грунта". Если давление на илистый грунт меньше структурной прочности, то свойства его близки к свойствам твердого тела малой прочности, причем, как показывают соответствующие опыты, ни сжимаемость ила, ни его сопротивление сдвигу практически не зависят от природной влажности. При этом угол внутреннего трения илистого грунта мал, а сцепление имеет вполне определенную величину.

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.

Сапропель

class="h3_fon">

Сапропель - пресноводный ил, образовавшийся на дне застойных водоемов из продуктов распада растительных и животных организмов и содержащий более 10% (по массе) органического вещества в виде гумуса и растительных остатков.

Сапропель имеет пористую структуру и, как правило, текучую консистенцию, высокую дисперсность - содержание частиц крупнее 0,25 мм обычно не превышает 5% по массе.

Торф

class="h3_fon">

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.

Заторфованный грунт

Грунт заторфованный - песок и глинистый грунт, содержащий от 10 до 50% (по массе) торфа.

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 среднепучинистой, 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 сильнопучинистого грунта

Грунт будет сильнопучинистый, если уровень грунтовых вод будет выше, чем для среднепучинистых грунтов.

Определение типа грунта на глаз

Даже далекий от геологии человек, сможет отличить глину от песка. Но определить на глаз долю глины и песка в грунте уже не каждый сможет. Какой грунт перед вами суглинок или супесь? И каков процент чистой глины и ила в таком грунте?

Для начала обследуйте соседние жилые участки. Опыт создания фундамента соседей может дать полезную информацию. Покосившиеся заборы, деформации фундаментов при неглубоком их заложении и трещины в стенах таких домов говорят о пучинистых грунтах.

Потом нужно взять пробу грунта со своего участка, желательно ближе к месту будущего дома. Некоторые советуют сделать ямку, но узкую ямку глубокой не выроешь, да и что с ней потом делать?

Я предлагаю простой и очевидный вариант. Начните своё строительство с выкапывания ямы под септик.

У вас получится колодец с достаточной глубиной (не менее 3 метров, можно больше) и шириной (не менее 1 метра), который дает кучу преимуществ:

• простор для взятия проб грунта с разной глубины;
• визуальный осмотр сечения грунта;
• возможность проверки грунта на прочность не вынимая грунт, в том числе и боковых стенок;
• яму вам обратно закапывать не нужно.

Только установите в колодец в ближайшее время бетонные кольца, чтобы колодец не осыпался от дождей.

Определение грунта по внешнему виду

Состояние сухой породы

Глина	Твёрдая в кусках, при ударе колется на отдельные комья. Комочки раздавливаются с большим трудом. Очень трудно растираются в порошок.
Суглинки	Комья и куски сравнительно тверды, при ударе рассыпаются, образуя мелочь. Растертая на ладони масса не дает ощущения однородного порошка. Песка на ощупь при растирании мало. Комочки раздавливаются легко.
Супесь	Сцепление между частицами слабое. Комья легко рассыпаются от давления рукой и при растирании чувствуется неоднородный порошок, в котором явно чувствуется присутствие песка. Супесь пылеватая при растирании напоминает сухую муку.
Песок	Песчаная саморассыпающаяся масса. При растирании в ладонях ощущение песчаной массы, преобладают крупные песчаные частицы.

Состояние влажной породы

Глина	Пластичное, липкое и мажущее	Шар при сдавливании не образует трещин по краям. При раскатывании даёт прочный и длинный шнур диаметром < 1 мм.
Суглинки	Пластичное	Шар при сдавливании образует лепёшку с трещинами по краям. Длинного шнура не образуется.
Супесь	Слабо пластичное	Образуется шар, который при лёгком надавливании рассыпается. Не скатывается в шнур или трудно скатывается и легко распадается на кусочки.
Песок	При переувлажнении переходит в текучее состояние	Не скатывается в шар и шнур.

Метод осветления воды

Метод определения типа грунта по скорости осветления воды за 1 минуту в пробирке (или стакане), в которую помещают щепотку почвы.

Тип фундамента от грунта

• Торф - свайный фундамент.
• Пылевые пески, тягучие глины - заглубленный фундамент с гидроизоляцией.
• Мелкие и средние пески, твердые глины - фундамент неглубокого заложения.
• Во влажных грунтах (глина, суглинок, супесь или пылеватый песок) глубина заложения фундамента - больше расчетной глубины промерзания.

Общие сведения и классификация грунтов

Г рунты - это любые горные породы (осадочные, магматические, метаморфические) и твердые отходы производства залегающие на поверхности , земной коры и входящие в сферу воздействия на них человека при строительстве зданий, сооружений, дорог и других объектов.

При опенке свойств грунтов, выступающих в роли оснований, большое внимание уделяется их деформативным и прочностным по­казателям. Показатели в большой степени находятся в зависимости от многих других особенностей грунтов: химико-минерального cocтава, структур и текстур, характера взаимодействия грунтов с водой, степени их выветрелости и ряда других. Недоучет тех или иных особенностей свойств «грунтов-оснований» влечет за собой ошибки при проектировании и строительстве зданий и сооружений, что в итоге приводит к утрате прочности грунтов в период эксплуатации.

Прогноз изменений свойств фунтов во времени под влиянием различных воздействий возможен только при условии полной инфор­мации о том, как они сформировались в процессе генезиса и всей последующей их «жизни».

Состояние грунтов

В последнее время специалистами в инженерной геологии уделя­ется большое внимание такой важной категории оценки грунтов, как их состояние. Понятие «состояние грунтов» мы уже рассматривали выше, здесь мы попытаемся несколько упорядочить изложенные ранее сведения. Следует отметить, что пока нет четко сформулированного определения этой категории. К числу характеристик, определяющих состояние фунтов, относят степень трещиноватости, выветрелости, влажности, водонасыщенности, плотности и др. Такие характеристики, как трещиноватость и выветрелость , определяют свойства пород в образце и в массиве; как известно, такая величина, как предел проч­ности на сжатие в образце, существенно превышает ее значения в массиве, иной раз до двух порядков. Степень выветрелости имеет несколько иное влияние на формирование свойств грунтов в образце и в массиве. Трещины выветривания обычно заполнены вторичным минеральным материалом, а это, естественно, резко повышает неодно­родность массива, тем самым уменьшая или, точнее, меняя прочно­стные, деформационные и фильтрационные свойства пород в массиве.

Степень влажности чаще всего учитывают при оценке свойств дисперсных грунтов. Она определяет возникновение, «оживление» и развитие таких неблагоприятных явлений и процессов, как оползни, солифлюкция, в отдельных случаях способствует селеобразованию и ряду других явлений. Степень влажности сказывается на деформаци­онно-прочностных характеристиках массивов грунтов, на консолида­ции грунтов в основании сооружений при приложении к ним нагрузок инженерных сооружений. Очень близко к степени влажности стоит степень водонасыщенности , более применимая в настоящее время к скальным трещиноватым грунтам. Эти две категории определяют способность грунтов деформироваться под нагрузкой, консолидиро­ваться; существенно влияют на прочностные характеристики массивов грунтов; в климатических зонах, подверженных резким колебаниям температур, в районах распространения мерзлых грунтов степень влаж­ности и степень водонасышенности их значительно влияют на моро­зостойкость пород в массиве.

Для дисперсных грунтов особое значение имеет степень их плот­ ности , например, встречаются недоуплотненные пылеватые и песчаные грунты, такие, как эоловые мелкозернистые, распространенные в южной части Кара-Кумов, эолово-морские (дюнные) пески балтий­ского побережья, лессовые грунты различного генезиса.

Недоуплотненное состояние этих грунтов является одной из при­чин просадочных явлений, отчасти разжижения песков, неоднородных деформаций в основании сооружений, нарушения устойчивости пород в откосах естественных и искусственных выемок.

Все перечисленные характеристики состояния грунтов в их «пре­дельных» значениях резко ухудшают свойства массивов при приложе­нии вибрационных, динамических, в частности, сейсмических нагрузок. Сильнотрещиноватые, выветрелые, водонасыщенные или влажные недоуплотненные грунты в массиве значительно снижают возможность использования их в основании ответственных сооруже­ний. При расчетах на сейсмическую устойчивость сооружений, проек­тируемых на грунтах, которые находятся в указанных выше состояниях, согласно действующим нормативным документам, требуется увеличи­вать расчетные значения, учитывающие сейсмические воздействия, внекоторых случаях на 1 балл выше установленной для всего района обшей сейсмической интенсивности.

Классификация грунтов

Классификация грунтов могут быть общими, частичными, регио­нальными и отраслевыми.

Задача общих классификаций-по возможности охватить все наиболее распространенные типы горных пород и охарактеризовать их как грунты. Такие классификации должны основываться исключитель­но на генетическом подходе, при котором оказывается возможным связать инженерно-геологические свойства горных пород с их генети­ческими особенностями и проследить изменение этих свойств от одной группы грунтов к другой. Эти классификации служат базой для разра­ботки всех других видов классификаций.

Частные классификации подразделяют и детально расчленяют грунты на отдельные группы по одному или нескольким признакам. К таким классификациям относятся классификации:

Осадочных, обломочных, песчано-глинистых грунтов по гранулометрическому составу,

Глинистых пород - по числу пластичности,

Лессовых пород - по степени просадочности и т. п.

Эти классификации могут быть развитием или составной частью общих классификаций.

Региональные классификации рассматривают грунты применительно к определенной территории. В их основе лежит возрастное и генетическое подразделение пород, встречающихся на данной терри­тории. Разделение групп фунтов проводят, базируясь на формационно-фациальном учении о горных породах.

Отраслевые классификации фунтов составляются применительно к запросам определенного вида строительства. Естественно, такие классификации базируются на положениях вышеописанных класси­фикаций и являются как бы конкретным результатом общих класси­фикаций для решения вопросов при инженерно-геологической оценке территорий и площадки строительства.

Классификация фунтов отражает их свойства. В настоящее время фунты согласно ГОСТ 25100-95 разделяют на следующие классы - природные: скальные, дисперсные, мерзлые и техногенные образова­ния. Каждый класс имеет свои подразделения. Так, фунты скальных, дисперсных и мерзлых классов объединяются в группы, подгруппы, типы, виды и разновидности, а техногенные фунты вначале разделя­ются на два подкласса, а далее также на группы, подгруппы, типы, виды и разновидности. Классификация фунтов согласно ГОСТ 25100-95 в сокращенном виде показана в таблице:

Строительная классификация грунтов

Классы	Группы	Подгруппы	Типы	Виды	Разновидности
Скальные грунты (с жесткими структурными связями)	Скальные грунты	Магматические породы Метаморфические породы Осадочные	Силикатные Силикатные Карбонатные Железистые Силикатные Карбонатные	Граниты, базальты,габбро Гнейсы, сланцы Мраморы и др. Железные руды Песчаники, конгломераты Известняки, доломиты	Выделяются по: Прочности Плотности Выветрелости Водорастворимости Размягчаемости в воде 6. водопроницаемости и т.д.
	Полускальные грунты	Магмат. Эффузив.породы Осадочные	Силикатные Силикатные Кремнистые Карбонатные Сульфатные Галоидные	Вулканические туфы Аргиллиты, алевролиты Опоки,трепелы Диатомиты Мел.мергели Гипсы,ангидриты Галиты и др.
Дисперсные грунты (с механическими и водно-коллоидными связями)	Связные грунты Несвязные грунты	Осадочные породы Осадочные породы	Минеральные Органоминеральные Органические Силикатные, карбонатные, полиминеральные	Глинистые грунты Илы, сапропели,заторфованные земли пески, крупнообломочные грунты	Выделяются по: Гранулометрическому и минералогическому составу Числу пластичности Набуханию Просадочности Водонасыщению Коэф-ту пористости Плотности и др.
Мерзлые грунты (с криогенными структурными связями)	Скальные грунты Полускальные грунты Связные грунты Ледяные грунты	Промерзшие магматические, метаморфические и осадочные породы Померзшие магматические эффузивные породы Осадочные породы Промерзшие Осадочные породы Внутригрунтовые погребенные	Ледяные минеральные Ледяные минеральные Ледяные органоминеральные Ледяные органические	Все виды грунтов магматических, метаморфических и осадочных Все виды дисперсных связных и несвязных грунтов Ледниковые Наледные,речные,озерные и т.д.	Выделяются по: Льдистости Температурно-прочностным свойствам Засоленности Криогенной текстуре и т.д.

Скальные грунты. Их структуры с жесткими кристаллическими связями, например, гранит, известняк. Класс включает две группы грунтов: 1) скальные, куда входит три подгруппы пород, магматические, метаморфические, осадочные сцементированные и хемогенные; 2) по­лускальные в виде двух подгрупп - магматические излившиеся и осадочные породы типа мергеля и гипса. Деление грунтов этого класса на типы основано на особенностях минерального состава , например, силикатного типа - гнейсы, граниты, карбонатного типа - мрамор, хемогенные известняки. Дальнейшее разделение грунтов на разновид­ности проводится по свойствам: по прочности-гранит-очень прочный, вулканический туф -менее прочный; по растворимости в воде -кварцит -очень водостойкий, известняк -неводостойкий.

Дисперсные грунты. В этот класс входят только осадочные горные породы. Класс разделяется на две группы - связных и несвязных грунтов. Для этих фунтов характерны механические и водноколлоидные структурные связи. Связные фунты делятся на три типа - минеральные (глинистые образования), органо-минеральные (илы, сапропели и др.) и органические (торфы). Несвязные фунты представ­лены песками и крупнообломочными породами (гравий, щебень и др.). В основу разновидностей фунтов положены плотность, засоленность, гранулометрический состав и другие показатели

Мерзлые грунты. Все грунты имеют криогенные структурные связи, т. е. цементом грунтов является лед. В состав класса входят практически все скальные, полускальные и связные грунты, находящиеся в условиях отрицательных температур. К этим трем группам добавляется группа ледяных грунтов в виде надземных и подземных льдов. Разновидности мерзлых грунтов основываются по льдистым (криогенным) структурам, засоленности, температурно-прочностным свойствам и др.

Техногенные грунты. Эти грунты представляют собой, с одной:стороны, природные породы - скальные, дисперсные, мерзлые, ко­торые в каких-либо целях были подвергнуты физическому или физи­ко-химическому воздействию, а с другой стороны, искусственные минеральные и органоминеральные образования, сформировавшиеся в процессе бытовой и производственной деятельности человека. Последние нередко называют антропогенным образованием. В отличие от других классов этот класс вначале разделяется на три подкласса, а уже после этого каждый подкласс, в свою очередь, распадается на группы, подгруппы, типы, виды и разновидности грунтов. Разновид­ности техногенных грунтов выделяются на основе специфических особенностей свойств.

Многие привыкли воспринимать почву именно в том виде, в каком она представлена сейчас. Однако природа миллионы лет занималась её формированием. Изначально поверхность представляла собой горную породу. Со временем она подвергалась эрозии, влиянию дождя и минералов. Останки первых и последующих растений обогащали почву гумусом. Благодаря этим метаморфозам верхний слой увеличивался, становясь лучше по составу и структуре. По геологическим причинам механические и химические характеристики разнятся на всей поверхности. Грунт - почва, всё разнообразие техногенные образования. Всё это на протяжении длительного времени было объёктом инженерной и хозяйственной деятельности человека.

Классификация

Существует несколько основных разновидностей грунта. К ним, в частности, относят:

• Монолитный скальный и полускальный с жёсткими структурными связями.
• Дисперсный, раздельно-зернистый без прочных структурных соединяющих. Связные - глинистые, несвязные - крупнообломочные.

Применяется грунт при сооружении основания зданий, в инженерных конструкциях, а также в покрытии дорог, насыпях и плотинах. Хорошо подходит для создания подземных каналов: тоннелей, хранилищ и прочего. Почвоведение - наука, областью изучения которой является грунт.

Виды грунтов и их свойства

Для постройки надёжного фундамента необходимо учитывать физические качества почвы, которая находится в основании. Основную информацию содержит таблица грунтов. Перед началом работ должен быть осуществлён расчёт сопротивления земли. При оценке его технической пригодности должны быть рассмотрены такие аспекты, как:

Виды грунтов разделены на две большие категории, которые различны между собой по строению, физическим свойствам и способам разработки. Также подразумеваются промежуточные группы скалистых разрушенных пород. Они состоят из несвязанных между собой или соединённых посторонними примесями камней. Последние носят название конгломератов.

Рыхлые структуры

В этой группе состоят песчаные типы грунтов, которые при высыхании не теряют своего объёма. В чистом виде они имеют почти незначительную связь между частицами. Также сюда включают и глину. Она способна увеличивать свои объемы при намокании и в зависимости от влажности может обладать хорошей связностью. Пески не обладают пластичностью. После применения силы они мгновенно сжимаются, но не сохраняют придаваемой им формы. А вот глина очень легко поддаётся видоизменению. Она под воздействием внешней силы довольно медленно, но сильно сжимается.

Скальные структуры

Это сцементированные и спаянные между собой породы. Внешне эти структуры представляют собой сплошной массив или трещиноватый слой. Насыщенные водой, они показывают высокий процент прочности при сжатии. Эти структуры легко растворимы и размягчимы в воде. Они хорошо подходят в качестве основы для фундамента благодаря своей прочности, стойкости к сжатию и морозам. Несомненным преимуществом этих структур является также и то, что для них не требуется дополнительного вскрытия и заглубления.

Конгломераты и нескальные структуры

Большую их часть составляют нескреплённые кристаллические и осадочные крупнообломочные породы. Эти структуры способны выдержать постройки в несколько этажей. На этих грунтах осуществляют закладку ленточного фундамента, глубина которого не меньше половины метра. На территории РФ находится достаточно много разновидностей наскальных структур, которые имеют самые разнообразные

Сыпучая структура

Следует сказать, что грунт-песок считается достаточно распространенной структурой. Что собой представляет эта категория? В состав грунта входит сыпучая смесь зернового кварца, а также других материалов, которые появились из-за выветривания частиц горных пород очень небольшого размера. Эти структуры разделены на несколько подгрупп. Это, в частности, гравелистые, средние и крупные, пылеватые породы. Все указанные структуры легко подвергаются разработке, отличаются высокой водопропускаемостью, под давлением хорошо уплотняются. При укладке песка равномерным слоем по плотности и объёмам можно заложить хорошую основу для последующего строительства. Использование максимальных его характеристик произойдёт в том случае, если уровень промерзания располагается выше подземных вод. Всё это зависит от особенностей региона, в котором происходит строительство. Сжатие песка происходит в короткий срок, а значит, осадка такой структуры не потребует много времени. Ее крупность прямо пропорциональна способности выдерживать нагрузки. Размер частиц пылевого песка варьируется от 0,005 до 0,05 мм. Он не будет хорошим основанием для постройки, поскольку плохо справляется с высокими нагрузками. Песчаный грунт способен проседать под давлением. Также он почти не промерзает и легко пропускает воду. Если фундамент базируется на такой почве, то он должен закладываться на глубине, не превышающей 70 см, но не менее сорока сантиметров.

Пластичные структуры. Подкатегории

Пластические характеристики грунтов позволяют разделить их на несколько подгрупп. Рассмотрим основные из них. Сыпучие структуры, в содержании которых 5-10% глины, называются супесями. Некоторые из них при разбавлении с водой становятся текучими, сходными с жидкостью. Из-за этого такой грунт ещё называется плавуном. Такие структуры непригодны для Суглинки в своём составе имеют от 10 до 30% глины. Бывают они лёгкие, средние и тяжёлые. Указанные показатели обеспечивают промежуточное положение таких грунтов между глиной и песком.

для фундамента

Физические характеристики грунтов имеют большое значение в строительстве сооружений. Далеко не на каждой горной породе можно возвести здание. В отличие от сыпучей структуры, глина имеет высокую сжимаемость. При этом под нагрузкой процесс уплотнения довольно медленный. Соответственно, и осадка зданий на таком грунте займёт больше времени. Комбинированные слои грунта - из горной породы и сыпучей структуры - не имеют сопротивляемости к разжижению. Из-за этого у них низкая несущая способность. В состав грунта входят мельчайшие частицы, размер которых не превышает 0,005 мм. В этой структуре содержится также небольшое количество сыпучих частиц. Глина легко поддаётся сжатиям и размывке. Слежавшаяся в течение многих лет, эта структура послужит отличным основанием для закладки фундамента дома. Однако здесь существует ряд оговорок, ведь в природном состоянии глину практически невозможно встретить сухой.

Мелкая структура породы способствует образованию Он приводит к постоянному влажному состоянию глины. Но недостаток такого рода структуры не в её влажности, а в неоднородности. Она плохо пропускает воду. Из-за этого жидкость распространяется через различные грунтовые примеси. При низких температурах глина начинает примерзать к постройке, что приводит к её вспучиванию. Это способствует поднятию фундамента. Влажность глины неравномерна. В свою очередь, это значит, что подниматься она будет в каждом месте по-разному. Всё это приводит к разрушению здания. В некоторых местах сильнее, в других незначительно, но по всей поверхности на фундамент воздействует грунт. Виды грунтов, в зависимости от свойств, влияют на фундаменты по-разному.

Макропористые структуры

Это отдельная категория, которую образуют глинистые грунты. Свое название макропористых они получили благодаря наличию крупных промежутков между частицами. Поры видны даже невооруженным глазом. При рассмотрении можно увидеть, что они существенно превышают скелет грунта. К этой структуре относятся лёссовые породы. В их составе присутствует более 50% пылевидных частиц. Эти структуры имеют широкое распространение на юге России и Дальнем Востоке. Под влиянием влаги такая порода размокает и теряет устойчивость. Если начальная стадия глинистых грунтов формировалась ввиду структурных осадков в воде, в которых присутствовали микробиологические процессы, то она называется илом. Они чаще всего встречаются в болотистых и заболоченных местах и в зоне торфоразработок. Если основание возводится на территории, на которой велика вероятность наличия лессовых и илистых грунтов, то следует принять необходимые меры по укреплению постройки.

Определение консистенции на участке

Структура глинистых грунтов определяется при разработке лопатой визуально. Например, к инструменту будет прилипать пластичная смесь. Совершенно по-другому себя будет вести твёрдый грунт. Виды грунтов определяются с помощью скатывания их в шнур или растирания ладонями. Так можно оценить их пластичность. Глинистые грунты хорошо сжимаются, размываются и вспучиваются при замерзании. Эти структуры являются одними из самых привередливых и неблагоприятных для возведения фундамента. На такой местности основание должно быть заложено на всю глубину промерзания. Оценка почвенного состава на участке выполняется посредством лейки. Зафиксируйте время поглощения воды с поверхности. Если впитывание происходит в течение секунды, то структура каменистая или песчаная. Довольно быстро принимает воду и влажная торфянистая порода. А вот на поверхности глинистого грунта жидкость задерживается.

После этого наберите немного промоченного слоя и сожмите его в ладони. Если структура распалась на крупинки или просочилась сквозь пальцы, то это каменистая или песчаная порода. Глина легко поддаётся сжатию и зафиксируется в форме комочка. По ощущению она довольно скользкая. Если почва кажется мыльной, шелковистой и не так сильно сжимается, то, скорее всего, она илистая или суглинистая. Торфянистая структура схожа с губкой.

Как определить структуру в домашних условиях?

Полная столовая ложка почвы помещается в стакан с чистой водой. Её необходимо перемешать и оставить. Спустя несколько часов можно увидеть результат. Если на дне слоистый осадок, а сама вода относительно чиста, то вы добавили Песок, камни на донышке и чистая жидкость - это уже другая структура. Скорее всего, это горная порода. В частности, это может быть песчаная или каменистая почва. Сероватая вода и белесые крупинки характеры для известняковой структуры. Торфянистая почва сделает воду мутной. На поверхности при этом будут плавать тонкие и лёгкие фрагменты, а на дне появится небольшой осадок. Если в воде глинистый и илистый грунт, то она помутнеет. При этом на дне образуется тонкий осадок.

Уровень рН

Почва может подразделяться в зависимости от степени кислотности. Так, по показателю рН структуры бывают слабокислотные, нейтральные или слабощелочные. У последних уровень кислотности грунта варьируется от 6,5 до 7,0. Он отлично подходит для садовых растений, в том числе овощей, способствует более быстрому их росту и развитию. Кислотный грунт имеет показатели от 4,0 до 6,5, а вот от 7,0 до 9,0 - это уже щелочная структура. Помимо указанных, есть и крайние точки шкалы - от 1 до 14, однако в практике европейского садоводства они практически не встречаются. Знание этих данных необходимо для верного подбора растений на посадку. Кислотность почвы можно снизить за счёт смешения структуры с известью. Повысить уровень рН помогут органические кондиционеры. Однако последний процесс отличается довольно высокой стоимостью. В связи с этим на участках с щелочной почвой можно выращивать ацидофилы в контейнерах и кадках, которые наполнены кислой структурой.

Выращивание растений

При выборе грунта для насаждений необходимо сделать акцент на такие моменты, как:

• Область его применения. Существует грунт для цветов, рассады, а также садовый и универсальный. Есть возможность приобретения торфа. Всё это зависит от того, для чего необходима почва, какие культурные или декоративные насаждения на ней будут выращиваться.
• Виды растений. Если вы собираетесь выращивать представителей одной категории, то лучшим выбором будет специальный грунт именно для него. А вот если нескольких, подойдёт универсальный.
• Потребляемый объём.

Чтобы почвенная смесь была более рыхлой, используют вермикулит. Чтобы корни не гнили от застоявшейся воды, на дно при посадке растений укладывают дренажный слой. Для кактусов и ряда других растений грунт перемешивается с сыпучей структурой. Если посадка происходит в неплодородных местах, то её качество поможет улучшить торф. Гидрогель способствует улучшению влаго- и воздухообменных процессов. Для уменьшения уровня рН используют древесный уголь. Его добавляют в грунт для цветов (например, для орхидей) и других растений.

Полезные примеси

Растительные в основном, применяются в ландшафтных работах. А вот область применения структур с различными "полезными" примесями значительно шире из-за включения в состав камней, глины и прочих компонентов. Каково процентное содержание необходимых полезных ингредиентов? Как правило, грунт плодородный представляет собой комбинацию 50% торфа, 30% чернозёма и 20% песка. Таким образом, в его состав входит повышенное содержание и минеральных веществ. Грунт плодородный отличается высокой водонепроницаемостью. Такая структура обеспечивает полное питание культурных растений вне зависимости от стадии их роста.

На агротехнических предприятиях, фермах, а также на частных участках плодородный грунт применяется достаточно активно. Он хорошо справляется с задачами, которые ставятся в процессе выращивания культурных насаждений. Особое значение имеет то, что он способствует улучшению структуры почвы, увеличивает урожайность. В дополнение ко всему, такая смесь не нуждается в дополнительном использовании удобрений.

Как улучшить структуру грунта?

Для бедных каменистых и песчаных почв применяется перегнивший навоз, смешанный с соломой. Отдавать предпочтение лучше конскому, нежели коровьему. Он способствует задержке влаги и полезных компонентов у корневой системы растений. Но в свежем виде навоз добавлять нельзя. Для этих же целей может быть использован садовый компост. Смесь из перепревшего извести и торфа называется грибным компостом. Если в нейтральных почвах необходимо создать слабощелочную реакцию, то такая смесь отлично подойдёт. Листовой перегной подходит для растений, которым необходима кислотная почва, то есть для влаголюбивых ацидофилов. Кондиционирует, мульчирует и подкисляет землю. Для этих же целей можно использовать древесную стружку и опилки. Для окисления почвы используется торф. Он быстро разлагается, но практически не содержит питательных веществ. В зимний период можно использовать птичьи перья, которые богаты фосфором. Также их добавляют на участки, где предполагается посадка картофеля. Чтобы улучшить водопроницаемость и структуру глинистых почв, используют измельчённую древесину. Кора также применяется для мульчи, за счет внешнего вида и качеств. Желательно применение кондиционера одновременно или вместо внесения органических удобрений. Участки грунта, которые только планируется засеивать, перекапываются и смешиваются с ними за несколько месяцев до начала посадок. Для удобрения уже посаженных растений почву обогащают слоем мульчи из кондиционирующих органических материалов с удобрениями в самом начале и конце сезона.

Целью инженерно-геологических работ при строительстве является определение особенностей и свойств используемых грунтов под основание будущего здания или сооружения. Для упрощения данных работ составлена строительная классификация грунтов . Каковы основные виды грунтов и их строительные свойства?

Строительная классификация грунтов и виды грунтов

Грунты разнообразны по своему составу, структуре и характеру залегания. Строительная классификация грунтов и виды грунтов определяются согласно СНиП II-15-74 ч.2.

Грунты подразделяются на два класса: скальные - грунты с жесткими (кристаллизационными или цементационными) структурными связями и нескальные - грунты без жестких структурных связей.

1. Скальные грунты

Скальные – грунты с жесткими структурными связями залегают в виде сплошного массива или в виде трещиноватого слоя. К ним относятся магматические (граниты, диориты и др.), метаморфические (гнейсы, кварциты, сланцы и др.), осадочные сцементированные (песчаники, конгломераты и др.) и искусственные.

Они водоустойчивы, несжимаемы, имеют значительную прочность на сжатие и не промерзают и при отсутствии трещин и пустот являются наиболее прочными и надежными основаниями. Трещиноватые слои скальных грунтов менее прочны.

Скальные грунты разделяют по пределу прочности, растворимости, размягчаемости и засоленности.

2. Нескальные грунты

Нескальные грунты – это осадочные породы без жестких структурных связей. По крупности частиц и их содержанию делят на крупнообломочные , песчаные , пылевато-глинистые , биогенные и почвы . Характерной особенностью этих грунтов является их раздробленность и дисперсность, отличающие их от скальных весьма прочных пород.

2.1. 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 ) и 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 более 40% песчаного заполнителя или более 30% пылевато-глинистого от общей массы учитывается только мелкая составляющая грунта, так как именно она будет определять несущую способность.

Крупнообломочный грунт может быть пучинистым, если мелкая составляющая - пылеватый песок или глина.

2.2. Песчаные грунты

Песчаные – состоят из частиц зерен кварца и других минералов крупностью от 0,1 до 2 мм, содержащие глины не более 3% и не обладают свойством пластичности. Пески разделяют по зерновому составу и размеру преобладающих фракций на гравелистые лески d>2 мм, крупные d>0,5 мм, средней крупности d>0,25 мм, мелкие d>0,1 мм и пылеватые d=0,05 - 0,005 мм.

Частицы грунта крупностью от d=0,05 - 0,005 мм называют пылеватыми . Если в песке таких частиц от 15 до 50 %, то их относят к категории пылеватых . Когда в грунте пылеватых частиц больше, чем песчаных, грунт называют пылеватым .

Чем крупнее и чище пески, тем большую нагрузку может выдержать слой основания из него. Сжимаемость плотного песка невелика, но скорость уплотнения под нагрузкой значительна, поэтому осадка сооружений на таких основаниях быстро прекращается. Пески не обладают свойством пластичности.

Гравелистые , крупные и средней крупности пески значительно уплотняются под нагрузкой, незначительно промерзают.

Тип крупнообломочных и песчаных грунтов устанавливается по гранулометрическому составу, разновидность – по степени влажности.

2.3. Пылевато-глинистые грунты

Пылевато-глинистые грунты содержат пылеватые (размером 0,05 – 0,005 мм) и глинистые (размером менее 0,005 мм) частицы. Среди пылевато-глинистых грунтов выделяют грунты, проявляющие специфические неблагоприятные свойства при замачивании, – просадочные и набухающие . К просадочным относятся грунты, которые под действием внешних факторов и собственного веса при замачивании водой дают значительную осадку, называемую просадкой . Набухающие грунты увеличиваются в объеме при увлажнении и уменьшаются в объеме при высыхании.

2.3.1. Глинистые грунты

Глинистые – связные грунты, состоящие из частиц крупностью менее 0,005 мм, имеющих в основном чешуйчатую форму, с небольшой примесью мелких песчаных частиц. В отличие от песков глины имеют тонкие капилляры и большую удельную поверхность соприкосновения между частицами. Так как поры глинистых грунтов в большинстве случаев заполнены водой, то при промерзании глины происходит ее пучение.

Глинистые грунты делятся в зависимости от числа пластичности на глины (с содержанием глинистых частиц более 30%), суглинки (10...30%) и супеси (З...10%).

Несущая способность глинистых оснований зависит от влажности, которая определяет консистенцию глинистых грунтов. Сухая глина может выдерживать довольно большую нагрузку.

Тип глинистого грунта зависит от числа пластичности, разновидность – от показателя текучести.

2.3.2. Лёссовые и лёссовидные грунты

Лёссовые и лёссовидные – глинистые грунты с содержанием большого количества пылеватых частиц (содержат более 50% пылевидных частиц при незначительном содержании глинистых и известковых частиц) и наличием крупных пор (макропор) в виде вертикальных трубочек, видимых невооруженным глазом. Эти грунты в сухом состоянии имеют значительную пористость - до 40% и обладают достаточной прочностью, но при увлажнении способны давать под нагрузкой большие осадки. Они относятся к просадочным грунтам (под действием внешних факторов и собственного веса дают значительную просадку) и при возведении на них зданий требуют надлежащей защиты оснований от увлажнения. С органическими примесями (растительный грунт, ил, торф, болотный торф) неоднородны по своему составу, рыхлы, обладают значительной сжимаемостью.

В качестве естественных оснований под здания непригодны (при увлажнении полностью теряют прочность и возникают большие, часто неравномерные, деформации - просадки). При использовании лёсса в качестве основания необходимо принимать меры, устраняющие возможность его замачивания.

2.3.3. Плывуны

Плывуны – это грунты, которые при вскрытии приходят в движение подобно вязко-текучему телу, образуются мелкозернистыми пылеватыми песками с илистыми и глинистыми примесями, насыщенными водой. При разжижении становятся сильно подвижными, фактически, превращаются в жидкообразное состояние.

Различают плывуны истинные и псевдоплывуны . Истинные плывуны характеризуются присутствием пылевато-глинистых и коллоидных частиц, большой пористостью (> 40%), низкими водоотдачей и коэффициентом фильтрации, особенностью к тиксотропным превращениям, оплыванием при влажности 6 - 9% и переходом в текучее состояние при 15 - 17%. Псевдоплывуны – пески, не содержащие тонких глинистых частиц, полностью водонасыщенные, легко отдающие воду, водопроницаемые, переходящие в плывунное состояние при определенном гидравлическом градиенте.

Они малопригодны в качестве естественных оснований.

2.4. Биогенные грунты

Биогенные грунты характеризуются значительным содержанием органических веществ. К ним относятся заторфованные грунты, торфы и сапропели. К заторфованным грунтам следует отнести песчаные и пылевато-глинистые грунты, содержащие 10 - 50% (по массе) органических веществ. Если их больше 50%, то это торф. Сапропели - это пресноводные илы.

2.5. Почвы

Почвы – это природные образования, слагающие поверхностный слой земной коры и обладающие плодородием.

Почвы и биогенные грунты служить основанием для здания или сооружения не могут. Первые - срезают и используют для целей земледелия, вторые - требуют специальных мер по подготовке основания.

2.6. Насыпные грунты

Насыпные – образовавшиеся искусственно при засыпке оврагов, прудов, мест свалки и т.п. или грунты природного происхождения с нарушенной структурой в результате перемещения грунта. Свойства таких грунтов очень различны и зависят от многих факторов (вид исходного материала, степень уплотнения, однородность и т. д.). Обладают свойством неравномерной сжимаемости, и в большинстве случаев их нельзя использовать в качестве естественных оснований под здания. Насыпные грунты весьма неоднородны; кроме того, различные органические и неорганические материалы существенно ухудшают его механические свойства. Даже при отсутствии органических примесей, в некоторых случаях, они остаются слабыми на протяжении многих десятилетий.

В качестве основания для зданий и сооружений насыпной грунт рассматривается в каждом отдельном случае в зависимости от характера грунта и возраста насыпи. Например, слежавшиеся более трёх лет, особенно пески, могут служить основанием под фундамент небольших строений, при условии, что в нем отсутствуют растительные останки и бытовой мусор.

В практике встречаются также намывные грунты, образовавшиеся в результате очистки рек и озер. Эти грунты называют рефулированными насыпными грунтами . Они являются хорошим основанием для зданий.

Вы смотрели: Строительная классификация грунтов. Виды грунтов.

В предыдущей статье " Как про-вес-ти ана-лиз грун-та на учас-тке пе-ред вы-бором и ук-ладкой фун-да-мен-та " мы рассказали, какие необходимо проводить мероприятия для анализа грунта на вашем участке. Еще раз заострим внимание на том, что всегда перед строительством фундамента (неважно, что вы планируете построить: одно-, двух- или трехэтажный частный дом), обязательно нужно определить типы грунта, его характеристики, а также произвести расчеты на возможные нагрузки, которое сможет выдержать основание.

Лучше, если вы закажете инженерно-геологические услуги, но, если не позволяют условия или финансовая возможность, то хотя бы изучите грунт самостоятельно и проведите минимальные расчеты.

В этой статье мы разберем, что такое грунт, какие его разновидности определяют строительные нормы, и какие типы грунта подпадают под разряд " не повезло ".

Состав и строение грунта

Прежде чем разбирать разновидности грунтов нужно понимать, что такое грунт, основной его состав, чтобы лучше в дальнейшем понять его структуру и свойства. В разъяснении нам поможет замечательное пособие С. А. Пьянкова «Механика грунтов», а также ГОСТ.

Разновидности грунта согласно ГОСТ 25100-2011

Все грунты можно классифицировать по гранулометрическому составу на:

1. Скальные
2. Дисперсные
3. Мерзлые, мы их не будем рассматривать в рамках этой статьи.

Упростим сложную и подробную классификацию, приведенную выше:

1. Самые прочные и способные нести высокую нагрузку - скальные (известняки - но не все, и только не при высоком уровне вод, а также гранит, сланцы), они не часто встречаются, более распространены дисперсные. Скальные грунты не вспучиваются, не проседают.
2. Дисперсные грунты . Нас интересуют следующие типы грунтов: крупнообломочные (например, валуны, дресва, галька), глина, суглинки, супесь, песок, ил, песок, торф, пылеватый песок, лёссовые грунты.

По классификации гранулометрического состава, приведенной ниже в таблице несложно определить размерность частиц.

Если вы по какой-то причине не можете отнести в лабораторию пробы грунта (например, нет в вашем городе лаборатории), то без лаборатории, так сказать «в полевых условиях», грунт можно диагностировать по описанию в следующей таблице:

Еще один популярный способ определения в полевых условиях типа грунта - во влажном состоянии, будем "катать колбаски". Разумеется, щебень или торф вы итак определите визуально, такой способ подходит для глиносодержащих видов грунта. Смачиваете образец грунта водой и пытаетесь скатать жгутик ладонями. По признакам определяете тип.

Для того, чтобы у вас было представление о том, как выглядят суглинок, супесь, глинистая почва, песчаная почва приведем следующее изображение:

Есть некоторые способы, по которым можно определить типы грунта, гранулометрический их состав, а также некоторые их характеристики, вроде плотности, влажности, но для этого вам придется проводить опыты (которые, к слову, мы бы не советовали вам проводить самостоятельно, проще обратиться в лабораторию, и заниматься тем, что у вас отлично получается, предоставив лабораторные опыты специалистам, которые смогут замерить физ.свойства грунтов, их состав наиболее точно, без больших погрешностей).

Проблемные, сложные грунты

Если вы несчастливый обладатель подобных грунтов на участке, будьте внимательны и бдительны, много раз подумайте, прежде чем строить, а лучше проконсультируйтесь со специалистом и обязательно сделайте анализ грунта на участке, если еще не сделали.

Далее рассмотрим, как выглядят определенные разновидности грунта, и разберем их основные характеристики. Не будем рассказывать о валунах, гальке, щебне, вы сможете отличить такой тип грунта, видели неоднократно.

Расскажем о других типах, которые зачастую бывают проблемными, теряя свою прочность под внешним воздействием, например, напитываясь водой, или соединяясь с другими грунтами и их примесями.

Такие грунты - структурно-неустойчивые грунты , то есть изменяющие свою структуру под внешними влияниями, просадочные грунты.

• Мерзлые и вечномерзлые
• Карстующиеся грунты
• Лессовые грунты
• Органоминеральные и органические грунты
• Набухающие
• Насыпные
• Засоленные

Мерзлые и вечномерзлые

Мерзлые грунты меют температуру ниже нуля, в том или ином виде содержат в составе льдистый частицы. После нахождения в мерзлом состоянии от 3 лет и больше такие грунты уже приобретают свойства вечномерзлых грунтов.

В замерзшем состоянии мерзлые и вечномерзлые грунты очень прочные, не подвержены деформациям, так как связующие их криогенные структуры повышают первоначальную прочность.

В процессе таяния полностью меняется структура и физико-механические свойства, происходят серьезные деформации. Некоторые грунты даже становятся жидкими после оттаявания.

Основная особенность всего класса мерзлых грунтов - просадочность при таянии, когда происходит масштабное уменьшение объема грунта. Вечномерзлые грунты - достаточно проблемный тип грунта для проектирования и строительства.

Какой фундамент выбрать? Это можно определить только после определения всех необходимых расчетных деформационо-прочностных характеристик в процессе лабораторных испытаний.

• Первый вариант - сохранить структуру криогенных связей - мерзлое состояние как во время строительства, так и при дальнейшей эксплуатации. Сохранение вечной мерзлоты грунта сохраняется путем организации холодных первых этажей, проветриваемых холодных подполий с вентилируемыми продухами. В этом случае определяем мин.глубину заложения фундамента по СНиП 2.02.04-88:

• Второй вариант - подготовка сооружения к неравномерной осадке. Можно заменить неустойчивый грунт на непосадочный песок или крупнообломочный грунт. Можно также о пирать фундамент на более прочный слой, тогда можно использовать вечномерзлые грунты в оттаявшем состоянии или состоянии таяния. Это возможно лишь при условии наличия в массиве грунта прочных малодеформирующихся в процессе оттаивания грунтов.

Заглубление фундамента в этом случае осуществляется на основании расчетной глубины сезонного промерзания грунта d f и уровню подземных вод, которые образуются в процессе оттаивания.

Необходимо застраивать площади на вечномерзлой земле только по одному из вариантов, а не так, что сосед выбирает холодный первый этаж, а вы - сваи.

Стоить отметить, что широко используемые в северном строительстве сваи тоже подвержены негативному воздействию: напорному давлению вод при промерзании грунта; хим. агрессивности воды оттаявшего слоя; появлению трещин из-за температурных деформаций.

Известняки

Известняки, как и другие грунты из группы скальных осадочных карбонатных пород, в сухом виде - прочные, а при намокании грунтовыми водами ее теряют.

Есть известняки изначально с низкой плотностью и широкой «пористостью» - ракушечники , есть и другая намного более плотная разновидность с низкой пористостью. Прочность у первых в сотни раз ниже, чем у вторых.

Одна из разновидностей известнякового грунта - мергель , который представляет из себя микс из известняка и глины.

Основание из известняка (кстати, это же касается и доломита, мела) - довольно опасно для сооружения фундамента, хотя казалось бы скальный грунт. Там, где пласт известняка легко доступен воде, может со временем сформироваться большущая воронка, так как известняки подвержены размытию. Известняки относятся к карстующимся породам (также как гипс, доломит) - горные породы, способные растворяться при размывании поверхностными и подземными водами. В итоге может произойти карстовый провал:

В случае залегания пласта известняка на участке необходимо определить его пористость и продумать отвод поверхностных вод. В таком неблагоприятном случае многие прибегают к использованию свайного фундамента. Советуем не импровизировать, лучшим вариантом для вас будет консультация с хорошим специалистом геологом, инженерные изыскания в данном случае обязательны.

Лёссовые грунты, лёссы, лессовые суглинки

Нельзя сказать с точностью, каким образом появились такие грунты, ученые до сих пор об этом спорят. Лёссовые породы относятся к структурно-неустойчивым грунтам (но не все из них просадочные) .

Такой тип очень распространен на протяжении больших территорий в России, Украине, Европе, причем лёссом занято более 80 % территории Украины. Залегание такого типа грунта обычно располагается сразу под почвенным покровом, в верхних слоях.

Лессовые грунты обычно светло-желтого или светло-коричневого цвета (его еще называют палевый цвет), или же даже буро-желтого.

Лессовые грунты содержат больше воздуха, чем твердых частиц, содержат множество макропор, пористость до 60%. Больше 60 процентов частиц - мелкие пылеватые, также содержится глина и в меньшей степени песок.

На изображениях ниже можно рассмотреть характерное для лёссовых пород наличие вертикальных "бороздок", прожилок или канальцев. Такие макропоры в в иде трубочек доходят в диаметре до 3 мм.

Различают типичные лёссы и лессовые суглинки. Лёссовые суглинки содержат больше глины, чем типичные лёссы, им присущ более темный цвет, иногда красновато-бурый. Лёссовые суглинки менее пористые и, следовательно, более плотные, менее просадочные.

В обычном состоянии лессовые отложения весьма прочные, способны выдерживать большие нагрузки, но при увлажнении прочность теряется, возникают дополнительные просадочные деформации от нагрузки - как внешней, так и от собственного веса.

Чтобы определить степень просадки лёсса, его в лабораторных условиях уплотняют под давлением, а затем подвергают замачиванию.

Органоминеральные и органические грунты - торфы, заторфованные, сапропели

Торфяники распространены в Подмосковье, на востоке и северо-востоке. Они относятся к слабым грунтам, с присущей низкой прочностью.

Заторфованный грунт отличается от торфа процентным соотношением содержанием органического вещества - содержание больше 50% органики говорит о торфе, а содержание от 10 до 50% орган.остатков говорит о том, что перед нами заторфованный грунт, на основе песчаного грунта или глинистого.

Какие характеристики присущи торфам и заторфованным грунтам?

• Высокая водонасыщенность
• Сильная сжимаемость
• Осадочность, медленно протекающая
• Изменяемость характеристик под нагрузками
• Подземные воды представляют собой весьма агрессивную среду по отношению к строительным конструкциям.

Помимо градации по количественному содержанию торфа органоминеральные и органические грунты делятся на:

• Открытые , находящиеся близ поверхности;
• Погребенные , располагающиеся в виде слоев или линз в глубине толщи;
• Искусственно погребенные

Также важно значение степени разложения торфяных грунтов - степень разложения слагаемых его растительных остатков - гумуса.

Очень важно оценить и характер залегания торфосодержащих пород:

Напластование, имеющее в составе торф и заторфованные грунты - одно из наихудших оснований, так как приводит к дальнейшим деформациям и просадкам.

Сапропель - илосодержащая и одновременно торфосодержащая порода, с процентным содержанием органических веществ больше 10%. Коэффициент пористости сапропеля - в районе е> 3, характерна текучепластичная или текучая консистенция.

Нельзя возводить фундамент с непосредственным опиранием его на сильнозаторфованные грунты, торфы, сапропели и ил.

Мероприятия по укреплению неустойчивых оргиничексих и органикоминеральных грунтов описаны в СП 22.13330.2011 разделе 6.4 "Органоминеральные и органические грунты".

В числе мероприятий замена нейстойчивого грунта средне- или крупнозернистым песком, гравием (что может быть очень дорого, например, в виду высокой мощности слоя торфа), а также можно прибегнуть к строительству свайного фундамента с опиранием свай на слой грунта с высокими прочностными характеристиками.

Нельзя забывать, что в органических грунтах очень агрессивная среда для бетона и металла, поэтому нежелательно использовать стальные сваи, нужно позаботиться об изоляции свай для продлевания срока использования строения.

Набухающие

К таким грунтам можно отнести некоторые разновидности глиносодержащих грунтов. Набухающие грунты имеют свойство увеличиваться в объемах при контакте с водой, им также свойственна усадка при высыхании. Показатель влажности на пределе текучести, а также число пластичности у таких грунтов весьма высокие, природная влажность < влажности на границе раскатывания. Пески и супеси не подвержены набуханию практически, зато суглинки и глины подвержены этому свойству пропорционально содержанию в них частиц глины.

Опасность таких грунтов заключается в том, что любое изменение уровня грунтовых вод спровоцирует набухание, и последующую просадку грунта в связи с уменьшением объема грунта после подсыхания.

Степень возможного набухания определяется в процессе лабораторных компрессионных испытаний.

Подробнее про набухающие грунты, про расчетные характеристики, про деформации основания в следствии усадки и набухания - прочитайте в разделе 6.2 "Набухающие грунты" в СП 22.13330.2011. Там же приведена формула по расчету подъема основания в результате набухания.

Какие меры принимают для предотвращения усадок грунта под фундаментом?

• хороший дренаж и водоотведение;
• предварительное замачивание;
• устройство песчаных подушек;
• замена набухающего грунта поностью или частично;
• прорезка набухающего грунта, опирание фундамента на более надежный слой грунта (если слой набухающего грунта не больше 12 м).

Слабые водонасыщенные глинистые

Эта группа представлена илом, сапропелем, а также глинистыми грунтами в текучем или текучепластичном состоянии . Характерными свойствами такого типа сложных грунтов являются:

• большая водонасыщенность: влажность от 0,8, больше 80% заполненных водой пор;
  
• значение угла внутреннего трения 3°-14°, сцепления 0-0,02 МПа
  
• частая большая мощность водонасыщенного слоя - до 20 м;
• высокая сжимаемость грунта и малая прочность;
• расчетные осадки сооружений разнятся иногда значительно с реальными, фактическими посадками.
• неравномерная и очень большая осадка фундамента, построенного на водонасыщенном грунте.

Сапропель мы описывали и показывали чуть выше, приведем только его физические свойства:

Ил - органоминеральный грунт, с содержанием >3 % органики и >30% мелких частиц менее 0,01мм, с текучей консистенцией IL> 1, коэффициентом пористости е ≥ 0,9.

Какие варианты фундаментов используют в строительстве?

• свайные фундаменты из железобетонных свай,
• песчаные подушки,
• дрены (песчаные сваи),
• известковые сваи,
• дренажные прорези

Стоит отметить, что имеет место быть процесс кольматации песка (естественное попадание мелких частиц, особенно глинистых и пылеватых в поры и трещины оснований ) при устройстве песчаных подушек, свай, что со временем снижает устойчивость и прочность фундаментов.

Насыпные

Насыпные грунты относятся к так называемым техногенным грунтам, их особенностью является то, что они имеют нарушенную структуру.

К их основным характеристикам относятся:

• неравномерная сжимаемость, и как следствие дальнейшие деформации, особенно в связи с вибрационными нагрузками, замачиванием;
• постепенное самоуплотнение

Насыпные грунты могут самоуплотняться, продолжительность этого процесса различна, в зависимости от разновидности насыпи. Примерный срок самоуплотнения приведен в СП:

Примерные значения физико-механических свойств насыпных грунтов (НИИОСП)

	удельный вес, кН/м3	уд. вес частиц грунта, кН/м3	модуль деформации, Мпа	угол внутренннего трения	сцепление, кПа
слежавщиеся возрастом более 100 лет	16,5	26,5	от 8 до 12	18-20	4-8
планомерно возведенные насыпи из песчаных грунтов	16,5	26,5	от 10 до 15	22	1
непланомерно возведенные, неслежавщиеся насыпи	16	26,5	от 6 до 8	17-18	0-2

Уровень прочности насыпных грунтов повышается с помощью их уплотнения различными способами:

• трамбовкой, укаткой, гидровиброуплотнение
• устройство грунтовых подушек
• прорезка свайным фундаментом
• химическим способом, например, силикатизацией

Засоленные

Засоленные грунты в России распространены примерно на 10 процентах всей территории, преимущественно в Крыму, на Кавказе, а также Западно-Сибирской низменности.

Цитата из СП 22.13330.2011: "Степень засоленности грунта Dsal, % - отношение массы водорастворимых со лей в грунте к массе абсолютно-сухого грунта."

Засоленные грунты при фильтрации воды подвергаются выщелачиванию. Вода растворяет соли, способствуя увеличению пористости. Основания грунтовв конечном итоге подвержены суффозионной осадке. При увлажнении засоленных грунтов изменяются их физико-механические свойства: плотность, прочность, деформируемость и водопроницаемость. К тому же еще одна опасность засоленных грунтов - агрессивность воды с растворенными в ней солями к стройматериалам, бетону.

Засоленные грунты в замоченном состоянии могут быть набухающими или просадочными. Все расчеты по засоленным грунтам доверьте специалистам.

Каким бы сложным грунт ни был на вашем участке, современные технологии строительства могут обеспечить вам прочную постройку на любом основании. Но только при условии полноценного инженерно-геологического обследования, проведения всех необходимых расчетов на основании этого исследования. Обладая знанием и будущее сооружение, можно сделать экономически-целесообразный выбор подходящего по всем параметрам фундамента, который не даст трещины и деформации, которыми так часто изобилуют фотографии неправильно рассчитанных зданий на форумах.