Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства

Инженер-проектировщик оценивает инженерно-геологические условия по данным изысканий, приводимым в отчёте или заключении. Напластование грунтов оценивают по разрезам и колонкам скважин.

Особое внимание должно быть уделено оценке уровня грунтовых вод, его сезонным колебаниям, возможным изменениям в результате возведения сооружения, агрессивности вод по отношению к материалу фундаментов.

Часто наиболее рациональное решение при проектировании фундаментов принимают на основе изучения опыта предшествующего строительства.

Для оценки и классификации грунтов оснований образцы, полученные в результате инженерно-геологических изысканий, подвергают лабораторным исследованиям. В их ходе определяют основные показатели: плотность грунта ненарушенной структуры ρ, которая равна отношению массы образца грунта к его объёму; плотность твёрдых частиц ρ_s, равную отношению массы твёрдых частиц к их объёму, и природную влажность w, равную отношению массы содержащейся в грунте воды к массе твёрдых частиц.

Грунты состоят из твёрдых минеральных частиц, жидкости и газа, т. е. представляют собой (при положительной температуре) трёхфазную систему. Образец грунта объёмом V и массой m включает объём V_s, занятый твёрдыми частицами с массой m_s; объём V_w, занятый водой массой m_w, и объём V_g, занятый газом массой m_g, которая в силу своей малости в расчётах не учитывается. В соответствии с приведёнными определениями:

Для более полной оценки свойств грунтов используют дополнительные физические характеристики: гранулометрический состав, плотность грунта в сухом состоянии, коэффициент пористости, степень влажности, число пластичности и показатель текучести.

Гранулометрический состав характеризует содержание по массе частиц различной крупности по отношению к общей массе абсолютно сухого грунта. Его определяют просеиванием через стандартные сита.

Коэффициент пористости – отношение объёма пор к объёму грунта в сухом состоянии:

e = (ρ_s – ρ_d)/ρ_d

или

(1)

где γ_s – удельный вес твёрдых частиц грунта, кН/м³ (пески – 26,6; супеси – 27,0; суглинки – 27,1; глины – 27,4); γ – удельный вес грунта, кН/м³; w – природная влажность грунта.

Степень влажности – отношение природной влажности к влажности, соответствующей полному водонасыщению w_sat:

, (2)

где γ_w – удельный вес воды, γw = 10 кН/м; w_sat – влажность, соответствующая полному водонасыщению грунта (полное заполнение пор водой).

Число пластичности – характеристика, с помощью которой определяют наименование пылевато-глинистого грунта:

I_p = w_L – w_p, (3)

где w_L – влажность на границе текучести, при которой грунт находится на границе между пластичным и текучим состоянием, а стандартный конус погружается в образец грунта на глубину 10 мм; w_p – влажность на границе раскатывания, при которой грунт находится на границе между твёрдым и пластичным состоянием и теряет возможность раскатываться в шнур диаметром 2 ... 3 мм (определяется методом раскатывания).

Методы определения влажности на границе пластичности и текучести схематически показаны на рис. 1.

Рис. 1. Определение характеристик пылевато-глинистого грунта:

а – границы пластичности методом раскатывания;

б – границы текучести методом балансирного конуса Васильева

Показатель текучести оценивает степень пластичности пылевато-глинистого грунта:

I_L = (w – w_p)/(w_L – w_p). (4)

Для расчёта оснований важно знать удельный вес грунта, его твёрдых частиц и удельный вес грунта в сухом состоянии:

γ = gρ; γ_s = gρ_s; γ_d = gρ_d,

где g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения.

Грунтам оснований зданий и сооружений в описаниях результатов изысканий, проектах оснований и фундаментов даются наименования в соответствии с классификацией, установленной ГОСТ 25100–82.

По табл. 1 устанавливают тип грунта в зависимости от гранулометрического состава.

При наличии в крупнообломочном грунте более 40 % песчаного заполнителя или более 30 % пылевато-глинистого от общей массы воздушно-сухого грунта в наименовании грунта приводится вид заполнителя с указанием характеристик последнего.

Таблица 1