Песчаный грунт
Песчаные грунты состоят в основном из кварцевых частиц размером от десятых долей миллиметра до 2 мм и лишены сцепления.
Песчаные грунты в основании эксплуатируемых зданий уплотняются более интенсивно по сравнению с глинистыми грунтами.
|
Компрессионные зависимости. а — е f ( /.. б-г f ( p. |
Песчаные грунты имеют незначительную сжимаемость, которая зависит от плотности сложения и гранулометрического состава. Влажность песчаных грунтов не оказывает влияния на скорость сжатия.
|
Расход материала на 100 м2 укрепления. |
Песчаные грунты перед одерновкой плашмя покрывают слоем растительной земли. В засушливое время года свежеодернованные поверхности поливают до приживления дерна. Штучный дерн по толщине подбирают в зависимости от характеристики грунта откоса: при глинистых грунтах — меньшей толщины, при песчаных — большей. Каждая дернина прикрепляется к грунту четырьмя спицами.
Песчаные грунты в сухом состоянии не имеют связей между зернами, обладают сыпучестью и хорошо пропускают воду. На этих грунтах фундаменты под буровые сооружения устанавливают непосредственно на песчаную подушку. Обычно на поверхности песчаной подушки делают настил из брусков или досок толщиной 70 мм, на который укладывают фундаментные тумбы из металла. Во избежание вымывания песка предусматривают углубление фундамента на 200 — 500 мм от нулевой отметки. В случае использования железобетонных блоков их укладывают на песчаную подушку без применения деревянного настила.
Песчаные грунты улучшают суглинистым грунтом, торфом, устройством деревянных настилов. Улучшить песчаные грунты глиной трудно, так как глинистые частицы комкуются и с трудом перемешиваются с песком. Суглинистые грунты содержат больше пылеватых частиц и легко размельчаются.
Песчаные грунты при действии статической нагрузки уплотняются за счет более плотной укладки частиц; еще значительнее будет сжимаемость песка даже при кратковременном действии динамической нагрузки.
Песчаные грунты в зависимости от зернового состава пол разделяются на гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые.
Песчаные грунты обладают неодинаковой прочностью.
Песчаные грунты обладают свойством сыпучести из-за отсутствия сцепления между отдельными зернами. Поэтому пески имеют хорошую водопроницаемость и не выпучиваются при замерзании.
Песчаные грунты, залегающие плотным слоем и не размываемые водой, являются устойчивыми основаниями. Основания на пылеватом песке, разжиженном водой ( плывун), и с примесями глины и ила требуется искусственно укреплять.
Песчаные грунты состоят из частиц размером от 0 1 до 2 0 мм и подразделяются на гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые, а по минеральному составу — на кварцевые, сланцевые и известковые. Наиболее прочны кварцевые пески. XI увеличением содержания пылеватых и глинистых частиц прочность песчаного грунта уменьшается. Вследствие значительной водопроницаемости увлажнение гравелистых, крупных и средней крупности песков почти не сказывается на их механических свойствах, а при насыщении водой мелких и пылеватых песков последние становятся текучими ( плывуны), приобретают подвижность, при этом уменьшается их несущая способность. Крупные и чистые пески при промерзании не вспучиваются, дают быструю, окончательную осадку под нагрузкой и являются хорошим основанием.
Песчаные грунты укрепляют уплотнением и различными химическими инъекционными методами. Применение последних основано на более высоких значениях коэффициента фильтрации у песков, чем у глинистых грунтов.
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 ρd ‑ природная плотность за вычитанием массы воды в порах, г/см³ или т/м³.
Устанавливается расчетом:
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:
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):
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:
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:
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 |
Классификация грунтов по степени пучинистости
Морозное пучение является одной из самых актуальных проблем при строительстве в холодных регионах, где зимой температура опускается ниже нуля. Это явление вызвано одновременным воздействием на почву влаги и холода. При этом основание увеличивается в размерах и оказывает давление на подошву и боковую поверхность фундаментов.
Чтобы избежать негативных последствий, важно вовремя принять меры по борьбе с пучением. Для этого до начала строительства потребуется определить, к какой из групп относятся виды грунта, расположенные на участке под дом.
Таблица ниже основана на ГОСТ 25100-2011 и СП 243.1326000.2015 (приложение А)
В ней приведены грунты и их склонность к возникновению сил морозного пучения
Таблица ниже основана на ГОСТ 25100-2011 и СП 243.1326000.2015 (приложение А). В ней приведены грунты и их склонность к возникновению сил морозного пучения.
| Тип основания | Тип местности по характеру увлажнения почвы | Степень пучинистости |
| Крупнообломочный грунт, песок гравелистый, крупный, средней крупности, в котором содержится менее 2% пылеватых частиц | любой | условно непучинистый |
| То же с содержанием пылеватых частиц до 15% | 1 | условно непучинистый |
| Песок мелкий с содержанием пылеватых частиц до 2% | 1 | условно непучинистый |
| Песок гравелистый, крупный, средней крупности с содержанием пылеватых частиц до 15% | 2, 3 | слабопучинистый |
| Песок мелкий с содержанием пылеватых частиц до 15% | 1, 2 | слабопучинистый |
| Пылеватые песок, супесь, суглинок (тяжелый) | 1 | слабопучинистый |
| Легкая супесь | 1 | слабопучинистый |
| Легкий суглинок, тяжелая глина | 1 | слабопучинистый |
| Легкая супесь | 2, 3 | пучинистый |
| Пылеватые тяжелая супесь и легкий суглинок | 1 | пучинистый |
| Легкий суглинок, тяжелая глина | 2, 3 | пучинистый |
| Пылеватые песок, супесь, суглинок (тяжелый) | 2, 3 | сильнопучинистый |
| Пылеватые тяжелая супесь и легкий суглинок | 2 | сильнопучинистый |
| Пылеватые тяжелая супесь и легкий суглинок | 3 | чрезмернопучинистый |
Цифры в типе местности по характеру увлажнения грунта определяются по СП 34.13330.2012 (приложение В) и означают:
- 1 — при наличии поверхностного отвода влаги от здания и глубоком расположении уровня грунтовых вод (УГВ);
- 2 — при отсутствии поверхностного отвода влаги и глубоком расположении УГВ;
- 3 — при отсутствии поверхностного отвода влаги и высоком расположении УГВ.
Гравий (окатанный) и щебень (с острыми краями).
При строительстве важно помнить, что абсолютно непучинистых грунтов не существует. Пучение появляется не из-за основания, а из-за влаги и отрицательных температур. Любая почва зимой при наличии в ней воды может оказать давление на фундаменты
К группе условно непучинистых оснований отнесены те, которые крайне редко приводят к возникновению опасного явления. В этих случаях особые меры по защите конструкций здания от морозного пучения чаще всего не предусматриваются
Любая почва зимой при наличии в ней воды может оказать давление на фундаменты. К группе условно непучинистых оснований отнесены те, которые крайне редко приводят к возникновению опасного явления. В этих случаях особые меры по защите конструкций здания от морозного пучения чаще всего не предусматриваются.
К мерам по предотвращению сил морозного пучения относятся гидроизоляция, утепление, дренаж, утепленная отмостка, устройство ливневой канализации. Эти мероприятия предусматриваются в комплексе для всех типов пучинистых грунтов:
- слабопучинистых;
- пучинистых;
- сильнопучинистых;
- чрезмернопучинистых.
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.
| Грунт | Осветляется |
|---|---|
| Песок | полностью |
| Супесь | до 50-70 мм |
| Супесь мелкая | до 50-70 мм |
| Супесь пылеватая | до 50-70 мм |
| Суглинистый | до 10-20 мм |
| Суглинисто-пылеватый | до 20-50 мм |
| Тяжелосуглинистый | до 1-3 мм |
| Глина | Осветляется до 1 мм или совсем не осветляется |
Скальные грунты
Самые надежные, но и самые редкие на территории Северо-Западного региона грунты. Скальная основа отличается прочностью, устойчивостью к размыву и деформации, долговечностью и безопасностью для строительства. Залегают такие грунты сплошным массивом, поэтому строить фундамент можно без дополнительного заглубления, сразу на поверхности грунтовой основы.
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.
Крупнообломочные — несвязные обломки скальных пород с преобладанием обломков размером более 2 мм (свыше 50%).
По гранулометрическому составу крупнообломочные грунты подразделяют на:
- валунный d{amp}gt;200 мм (при преобладании неокатанных частиц — глыбовый),
- галечниковый d{amp}gt;10 мм (при неокатанных гранях -щебенистый)
- гравийный d{amp}gt;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.
Крупнообломочный грунт может быть пучинистым, если мелкая составляющая — пылеватый песок или глина.
Конгломераты
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.
Хрящеватые грунты
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.
Скальные, представляющие сплошные изверженные кристаллические породы, отличаются высоким сопротивлением, ничтожной сжимаемостью, стойкостью по отношению к воде и водонепроницаемостью, поскольку слои не разбиты трещинами. Скальные, представляющие осадочные породы, являются слоистыми образованиями. Сюда относятся песчаники, кремнистые породы, углекислые-породы, мергели, глинистые сланцы. Сам материал в большинстве практически водонепроницаем, поскольку слои не разбиты трещинами. Обычно осадочные скальные породы разбиты трещинами.
Плитный фундамент
Этот вид фундамента еще называется плавающим. Преимуществом такого решения является смещение всего основания при возникновении каких-либо изменений в грунте. Такой фундамент можно соорудить даже на суглинистой почве. Первым делом выполняется расчистка и разметка территории под фундамент. Далее выкапывается котлован, глубина которого должна состоять из толщины плиты и толщины подсыпки. Обычно этот показатель составляет 60 см. Дно котлована выравнивается, что также делается и для его стен. Когда все готово, необходимо следовать следующему порядку укладки слоев фундамента:
- дренажный слой;
- гидроизоляция;
- песчаная подушка;
- гидроизоляция;
- армирование;
- заливка.
Дренажным слоем является подушка из щебня. Она должна защитить фундамент при высоком уровне грунтовых вод. Толщина гравийной подушки в этом случае должна составлять не меньше 20 см. Первый слой необходимо хорошо выровнять, чтобы гидроизоляция для фундамента легла без особых усилий. Во время укладки дренажного слоя для фундамента укладывается также и дренажная труба. Она размещается у нижнего края фундамента по ходу движения грунтовых вод. Щебень для фундамента необходимо хорошо утрамбовать, для чего потребуется вибротрамбовка. После этого можно переходить к укладке первичной гидроизоляции. Ей является, например, плотная полиэтиленовая пленка с армированием. Отдельные ее элементы располагаются с минимальных нахлестом в 30 см. Стыки проклеиваются влагостойкой лентой.
На гидроизоляцию равномерно укладывается песчаная подушка. Без нее невозможно будет равномерно распределить нагрузку по всей площади фундамента на неустойчивый грунт. Высота подушки составляет не меньше 30 см. При этом ее потребуется хорошо утрамбовать и при необходимости досыпать требуемое количество песка. После этого укладывается еще одни слой гидроизоляции. В этом случае необходим более качественный материал в виде каучуковой мембраны или гидроизола. Проклейка стыков осуществляется, как и в предыдущем случае. Теперь можно приступить к армированию. Зазоры по отношению к краям плиты такие же, как и в случае с ленточным фундаментом.
В качестве основы для армирующего слоя фундамента используется прут с диаметром в 12 мм. После перпендикулярного размещения отдельных элементов должна получиться ячейка со стороной в 15 см. Перевязка должна быть прочной с использованием проволоки. Готовая решетка укладывается на подставки с толщиной в 5 см, чтобы бетон свободно заполнил пространство снизу. Далее изготавливается еще одна сетка для армирования с такой же ячейкой. Ее необходимо поднять над первым слоем армирования на 18 см. Фиксация двух решеток друг относительно друга осуществляется посредством подставок из арматуры.
Совет! Если заливка будет осуществляться в минусовую температуру, тогда в бетон потребуется добавить специальные присадки, которые позволят ему не замерзать, а набирать прочность, как того требует технология.
Когда армирование выполнено, можно переходить к монтажу опалубки для плитного фундамента. Край опалубки должен быть выше уровня армирования минимум на 5 см, чтобы бетон мог свободно накрыть решетку фундамента. Заливать плиту необходимо одним слоем, поэтому придется заказывать миксер, который поставит требуемый объем материала. Заливка должна сопровождаться использованием глубинного вибратора. Делается это для того, чтобы бетон заполнил всей пустоты и из фундамента вышел воздух, который может ослабить всю конструкцию. Если заливка выполняется в холодное время года, тогда после выравнивания поверхность покрывается влажными опилками слоем в 30 см. Они сохранят тепло фундамента.
Обратите внимание! Таким же способом сооружаются фундаменты на вечномерзлых грунтах.
