Строительная классификация грунтов.
Тип крупнообломочных и песчаных грунтов устанавливается по гранулометрическому составу, разновидность – по степени влажности.
Песчаные
грунты дополнительно имеют разновидность
по плотности сложения и неоднородности.
Классификационными показателями
являются соответственно коэффициент
пористости
и показатель неоднородности
.
Тип
глинистого грунта зависит от числа
пластичности
,
разновидность – от показателя текучести
.
Обобщение огромного количества исследований образцов грунта позволило составить таблицы (СНиП 25100-95. Грунты. Классификация), по которым, используя классификационные физические параметры грунтов можно определить нормативные значения их прочностных и деформационных характеристик.
Понятие об условном расчетном сопротивлении.
Важнейшей характеристикой несущей способности грунтов является расчетное сопротивление, которое зависит от физико-механических свойств основания и геометрических параметров фундамента.
Однако для предварительных расчетов допускается использовать условное расчетное сопротивление грунтов – ориентировочное допускаемое давление на грунт под подошвой фундамента, имеющего ширину 1м и глубину заложения 2м.
Условное расчетное сопротивление зависит от классификационных показателей грунта и определяется по таблицам СНиП 25100-95. Грунты. Классификация.
Консистенция грунтов
Грунт при влажности большей предела текучести представляет собой вязкую жидкость. Если влажность грунта находится между пределами текучести и пластичности, то он пастообразен. Наконец, при влажности меньшей предела пластичности грунт находится в твердом состоянии.
Различают следующие консистенции грунтов в зависимости от значения их показателя: - твердая 0; - полутвердая 0—0,25; - тугопластичная 0,25—0,5; - мягкопластичная 0,50—0,75; - текучепластичная 0,75—1; - текучая 1.0
Получаемая в результате уплотнения грунтов плотность в значительной степени зависит от их влажности. Установлено, что каждой нагрузке на грунт соответствует такая оптимальная влажность, при которой достигаемая плотность является максимальной. Таким образом, оптимальная влажность грунта будет зависеть от нагрузки на него. При более низких или высоких влажностях получаемая плотность будет снижаться, и тем значительнее, чем больше влажность грунта отличается от оптимальной.
Для оценки степени уплотнения грунты испытывают в приборе стандартного уплотнения. Сущность этого метода состоит в том, что помещенный в стальной стакан грунт в три слоя при разных влажностях уплотняют последовательными ударами падающей гири. Размеры стакана, вес и высота падения гири, а также число ударов стандартизированы. Получаемая в результате такого уплотнения наибольшая плотность называется максимальной стандартной плотностью Smax, а соответствующая ей влажность — оптимальной влажностью W0.
Замерзание и пучение грунтов
Грунт пучинистый (СНиП 25100-95. Грунты. Классификация) - дисперсный грунт, который при переходе из талого в мерзлое состояние увеличивается в объеме вследствие образования кристаллов льда и имеет относительную деформацию морозного пучения efn ³ 0,01.
Зимой верхний слой грунта на некоторую глубину промерзает, причем у этой глубины с температурой 0 градусов есть название – глубина промерзания.
Замороженный грунт наращивает свою толщину постепенно, запаздывая по времени довольно значительно. Такое же запоздание происходит и при оттаивании весной. С физическими качествами и структурой грунта связана глубина проникания изотермы нулевой. Таким образом, грунт рыхлый будет промерзать с наименьшей глубиной по сравнению с грунтом плотным.
Грунт торфяной промерзает значительно меньше, чем, например, минеральный. Наличие покровных защит в виде покрытия теплоизолирующим материалом, дерном, слоем снега также сказывается на глубине промерзания грунта. Она значительно возрастает на участках дорог, очищенных от снега, ледяных катках. Метеорологические станции производят регулярные наблюдения за промерзанием разного рода грунтов, при этом тщательно убирая снег на участках, оснащенных глубинными термометрами. Более деланными сведениями обладают справочники или сами станции. Во многих случаях лучше производить наблюдения прямо на месте.
Изучение глинистых грунтов привело к такому выводу, что вода может замерзнуть при температуре, равной одному градусу. Для строительных целей исходят именно из этого показателя. СНИПы содержат карту нормативных глубин промерзания грунтов суглинистых, соответствующую глубинам проникания минус 1 градус изотермы.
Замерзание в обязательном порядке влечет пучение грунтов глинистых. Как показали наблюдения, высота подъема поверхности грунта и объем пучин больше, чем могло бы быть при превращении воды, которая содержится в грунтах, в лед. Оказывается, что такое явление вызвано образованием кристаллов льда, прослойков и линз, потому что замерзающая вода вызывает миграцию воды. Если расширению замерзшего грунта что-либо мешает, то развиваются очень значительные усилия.
Силы пучения оцениваются в 300-400 г/м2.
В зависимости от их степени пучения грунты разделяют на:
непучинистые, то есть те, что не увеличиваются в объеме при промерзании в условиях естественного залегания;
пучинистые, то есть те, что увеличиваются до 3.5% в объеме в естественных условиях при замерзании;
сильно пучинистые, то есть те, что увеличиваются в объеме более 3.5% при замерзании при водном подтоке.
Пучение, то есть увеличение объема грунта, происходит как в вертикальном, так и в горизонтальном положении. При одностороннем промерзании грунта наблюдались сдвиги стен, разрушения шпунтовых ограждений и так далее.
Нужно отметить, что грунты влажные приподнимают закопанные части сооружения при пучении, смерзаясь с ними.
Установлено опытами, что силы смерзания могут достигнуть 3-4 кг/см2, при неблагоприятных совпадениях такое явление может вызвать достаточно серьезные повреждения.
Доцент кафедры
Портов, строительного производства, оснований и фундаментов
Д.Ю. Кравец