План статьи

Глина, суглинок, супесь – основные типы грунтов, с которыми приходится иметь дело индивидуальным застройщикам. В данной статье мы поговорим о строительстве фундамента на суглинке, о вариантах оснований и тонкостях их выбора. Естественно, в основном мы будем рассматривать те фундаменты, которые можно возвести своими руками, не прибегая к дорогостоящим услугам строителей.

Какой фундамент строить на суглинке

Суглинистая почва – смесь глины и песка, в которой превалирует глина. Процентное соотношение компонентов может быть разное, отсюда и различные свойства суглинка. Например, чем больше в нем песка, тем больше коэффициент пористости и меньше расчетное сопротивление грунта . В сухом состоянии суглинки обычно рассыпчатые – данное свойство обеспечивает песчаный наполнитель. А вот во влажном они становятся вязкими – заслуга глины. Из-за наличия значительной части последней, увлажненные суглинки при отрицательных температурах промерзают, увеличиваясь в объеме. Поэтому к фундаментам на пучинистых грунтах (глина, супесь, суглинки) предъявляются особые требования. Исходя из конкретных условий строительства, индивидуальные застройщики делают ставку на следующие типы фундаментов:

• армированная плита. В этом случае речь идет, как правило, о плавающем фундаменте, заложенным выше ГПГ;
• сваи. Заглубленные ниже ГПГ, они обеспечивают неплохую устойчивость постройки, однако их применение должно быть обосновано эксплуатационными и экономическими факторами;
• ленточный фундамент. На пучинистых грунтах жесткая армированная лента возводится либо выше ГПГ (для легких построек и при условии дренирования и утепления фундамента), либо ниже – получается дом с подвалом

Перед выбором типа фундамента

Если вы не рассчитываете делиться деньгами со специалистами по геологоразведке, то анализировать грунт придется самостоятельно. Для этого на предполагаемой стройплощадке необходимо выкопать несколько шурфов (ям) на глубину ниже ГПГ (примерно на 30 см). Значение последней можно ориентировочно узнать по рисунку из этой статьи. Вместо шурфов удобно бурить скважины, для чего можно задействовать обычный садовый бур. Уже на этапе бурения (копки) оценивается характер грунта, равномерность его залегания, изменения его состава с увеличением глубины. Вполне вероятно, что ниже суглинка будет залегать слой глины, и придется строить фундамент на глине .

Стоит заметить, что подобные разведочные работы рекомендуется проводить весной, когда уровень грунтовых вод ближе всего к поверхности. Грунтовые воды могут доставить лишние хлопоты при устройстве фундамента, от них же зависит и выбор оптимального типа основания для дома. Уже на этапе геологической разведки будет понятно, находятся они ниже ГПГ (идеальный случай) или выше (придется прибегнуть к дополнительным работам, о которых пойдет речь ниже).

Плитный фундамент

Плита – один из самых надежных типов фундамента. Основное ее достоинство заключается в том, что она обладает максимальной площадью подошвы, а это значит, что даже на суглинке с R около 1 кг/см 2 можно рассчитывать на отсутствие проблем с устойчивостью и усадкой сооружения. Вместе с тем, плитный фундамент можно возводить даже при высоком УГВ и при внушительной ГПГ. Зимой при промерзании почвы фундамент вместе с домом будет подниматься, при потеплении – опускаться. Оттого его еще называют «плавающим» фундаментом.

Свайное основание

Свайные фундаменты возводят в тех случаях, когда на небольшой глубине обнаруживают грунт с лучшими, чем у суглинка характеристиками сопротивления на сжатие. Актуальна закладка таких опор для небольших домов, срубов, каркасных построек, бань и т.д., когда нагрузка будущего сооружения позволяет экономически обосновать применение свай. Имеется в виду требуемое их количество. По этому поводу рекомендуем ознакомиться с информацией, представленной в данной статье .

А может быть все-таки лента?

Часто дома на суглинке строят на ленточном основании. Можно строить мелкозаглубленный ленточный фундамент (очевидная экономия), либо заглубленную ниже ГПГ конструкцию. Последний вариант чаще всего выбирают при строительстве дома с подвалом. Он наиболее материалоемкий и оттого не самый дешевый. В целом, армированные бетонные ленты целесообразно строить в ситуациях, когда при геологоразведке выяснилось, что пласты грунта залегают равномерно по всей стройплощадке. В таких ситуациях можно рассчитывать на отсутствие серьезных неравномерных деформаций при его пучении.

Дополнительные работы

Основная проблема при строительстве дома на пучинистых грунтах (в том числе и на суглинках) заключается в том, чтобы возвести фундамент, адекватно воспринимающий увеличение объема грунта в холодную пору года. Причина, по которой все это происходит – увлажнение грунта. Поэтому при высоком уровне грунтовых и поверхностных вод необходимо устроить дренаж фундамента. Лучше всего задуматься над этим вопросом еще на этапе строительства фундамента – так затраты будут меньше, да и эффективность дренажной системы будет значительно выше.

Когда проблема увлажнения грунта решена, не лишним будет обеспечить дополнительную его теплоизоляцию по периметру дома. Это делается для того, чтобы уменьшить глубину промерзания почвы, тем самым сведя риск пучения грунта к нулю.

С повышенным процентом содержания глины. В зависимости от состава он подразделяется на несколько разновидностей. Плодородность таких почв довольно высока. Но существуют некоторые особенности строительства на грунте суглинок. Его качества могут повлиять на прочность фундамента будущего жилища. А чтобы избежать негативных последствий, нужно предварительно провести тщательный анализ земель.

Разновидности грунта

Существует множество видов грунта. К ним относят чистый песок или глину, обработка которых, как правило, вызывает множество затруднений у садоводов. Песчаная горная порода супесь также нуждается в улучшении: ее тщательно удобряют, прежде чем осуществить посадки. Но она активно используется в строительстве, особенно при возведении дорожного покрытия.

Для инженерных работ идеально подходят скальные грунты. Однако они встречаются довольно редко. Что касается суглинка, это нескальная разновидность грунта. За высокое содержание глины его еще называют связанным.

Также хорошо подходит для возведения монументальных сооружений и небольших строений. Однако фундамент этих зданий может быть подвержен разрушению из-за повышенного содержания влаги. Потому необходимо в точности изучить состав суглинка и определить дальнейший порядок действий по строительству.

Виды и характеристика суглинка

Большое число территорий Российской Федерации расположено именно на суглинистой почве. Суглинок бывает трех типов. Их выделяют в зависимости от соотношения присутствующих в составе песка и глины. Легкий - более рассыпчатый и менее плотный, скатывается с трудом. Его коэффициент пластичности не выше двенадцати. В тяжелом суглинке песка меньше, присутствуют крупные комки глины.

Существует и промежуточный вариант между названными двумя. В этом случае почву получается скатать в небольшой шнур. Но из-за низкого содержания влаги он скоро развалится.

По иной классификации выделяют суглинок сухой и влажный. В пылеватом процент частиц песка не достигает сорока. В этом его отличие от песчанистого. Плотность суглинка зависит от общей влажности и варьируется от 1,8 до 2,1 тонны на кубический метр.

Проведение анализа

Существует несколько способов определения состава почвы. Наиболее простой заключается в зрительном осмотре и взятии небольшого количества земли в руки. Определяется степень рассыпчатости, делаются попытки скатать грунт в комок или шнур. Обращается внимание на вязкость, слипаемость, наличие в смеси мелких частичек, пыли. Повышенное содержание влаги и глины приведет к тому, что при заморозках состояние почвы будет меняться. А так как зимы на территории Центральной Европы могут быть холодными и продолжительными, нужно постараться возвести фундамент здания с учетом возможных угроз и по всем правилам строительства.

Еще один хороший способ узнать консистенцию суглинка - это поместить небольшое его количество в емкость с водой. Желательно, чтобы сосуд был прозрачным. Жидкость тщательно размешивается. Через некоторое время (не ранее, чем через 15 минут) можно понаблюдать за образовавшимся осадком. На дне емкости останутся частицы песка, на поверхность же всплывет глина. По примерному количеству веществ на глаз определяют общий состав грунта.

Если необходимы точные данные, то можно воспользоваться услугами специальных химических лабораторий.

Подготовка

Желательно осуществлять проверку земельного участка в весеннее время года. Именно тогда уровень грунтовых вод становится выше и ближе к поверхности. В некоторых случаях территория затопляется, что говорит о неблагоприятной местности. Возможно, вблизи находится болото или крупный водоем, а значит, уровень воды будет подниматься ежегодно и разрушающе действовать на фундамент.

На участке под застройку выбирают наиболее ровное и сухое место. С разных сторон следует пробурить несколько скважин. Это поможет более подробно изучить грунт, его равномерность и влажность. После исследования приступают к планированию застройки. Способы возведения зависят от финансовых возможностей собственников, их пожеланий и состояния земли.

Возведение фундамента

Определившись с проектом строения, приступают к закладке основы. В отдельных случаях перед возведением фундамента на суглинке почву под ним покрывают небольшим слоем влажного песка. Это защитит бетонные плиты от серьезной деформации при заморозках. Фундамент закладывают на большую глубину.

Для этого нужно знать, какова высота промерзания почвы зимой в данной местности. Если плита будет располагаться глубже, то не поддастся смещению. Также важно избегать грунтовых вод под зданием.

Когда все материалы готовы к строительству, осуществляется разметка и подготовка участка. Удаляется слой растительности, площадь тщательно выравнивается. Следующий этап - установка столбов на некотором расстоянии от будущего дома. К ним прикрепляются размерные доски. Все размеры должны быть указаны четко и строго в соответствии с проектом. При высокой влажности следует обязательно делать дренаж. Способ заключается в установке траншей (труб) вблизи фундамента, куда будет стекать лишняя вода.

Иные технологии

Есть еще один вариант, как избежать последствий строительства на суглинистой почве. Это так называемый «плавающий фундамент». Он состоит из максимально прочной цельной плиты. Используют также другой тип конструкции - решетку. Под них укладывают толстый слой песка или щебня. В итоге после заморозков грунт начинает подниматься, а вместе с ним приподнимается основание здания. Эта деформация неощутима, а крепкие толстые бетонные плиты не ломаются и не трескаются. Единственный недостаток такого способа в том, что на возведение потребуется довольно много времени и терпения.

Чтобы не опасаться в дальнейшем за свое жилище, можно воспользоваться технологией ТИСЭ. Ее любят за невысокую стоимость и возможность поставить фундамент на абсолютно любой почве. На большую глубину прорываются скважины, а в них устанавливают опоры. Важно произвести армирование системы. Тогда конструкция будет максимально прочной и способна выдержать на себе любое строение. Этот вариант идеально подходит для местности с грунтовыми водами у поверхности.

Обработка и улучшение состава почв

Суглинок - это не только грунт, на котором можно построить дом, но и используемый для посадки растений. В данном случае можно использовать органические удобрения либо добавлять песок. Если содержание глины повышено, то не следует примешивать землю: она лишь добавит влажности и клейкости. Нужно стараться чаще разрыхлять места посадок. Садоводы даже делают некоторые защитные конструкции против «утаптывания» почвы. Это могут быть деревянные доски, битый кирпич, остатки срезанных растений.

Грядки должны быть приподняты на десяток сантиметров, так как после дождей могут образоваться глубокие лужи, которые долго не высыхают. Во избежание проблемы добавляют также песок и навоз. Излишки песка на грядке также не рекомендуются: это нанесет вред растительности.

Возможные последствия

Избежать ошибок при строительстве поможет тщательное исследование грунта и выбор типа фундамента. Наиболее распространен ленточный, но применение его на суглинистых почвах должно осуществляться с осторожностью. Важно учесть уровень, до которого земля может промерзнуть. Фундамент должен располагаться на несколько десятков сантиметром ниже. Иначе через несколько лет, после смены сезонов по бетонным плитам пойдут трещины. Такой дом будет непригоден и даже опасен для жилья. Зачастую ремонт такого строения невозможен.

Характеристики грунта определяют не только конструкцию фундаментно-цокольной части, но и возможность построить дом вообще. Известно, насколько проблематично что-либо возводить, сваять на плывунах, на торфяниках, где под поверхностным слоем глинистовидных наносов скрывается обманщиковая подложка.

Во время строительства этап №1 работ — определить характеристики грунта. А также узнать обводненность участка, глубину промерзания, вероятность морозных пучений, и как следствие выбрать найоптимальнейшую конструкцию фундамента.

Создавать подземную часть дома по принципу «с запасом прочности» — большой урон денежно-хозяйственному положению. Ведь может «показаться» нормальным и 2- 3-х кратное увеличение тяжелых закладочных материалов.

Правильное направление преодолений производственных осложнений- изыскания и исследование грунта, определение характеристики. Но можно ли это сделать «на глазок» своими рукам?

Что в котловане

Даже далекий от геологии человек, сможет отличить песок от песчаного сланца – весьма твердой горной породы. Это очевидные явные различия.

Но сложности возникают, когда необходимо определить разновидности глинистых грунтов.

Что находится в котловане – глина, суглинок или супесь? И каков процент чистой глины в таких грунтах?

Наличием глинистых и пылевидных частиц и обуславливается склонность грунтов к пучению.

Далее рассмотрим возможность самостоятельно определить виды глинистых грунтов. Можно воспользоваться ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация». Там все расписано «от А до Я». Но практическая польза все же не велика. Так как, например, параметр «предел прочности» без лаборатории не измеришь.

Но сперва создайте достаточной глубины котлован, чтобы брать грунт залегающий как напротив стенок фундамента, что очень важно (поднимающие силы направленные по касательной к стенкам), так и под подошвой

Пластичность – важная характеристика

Важнейшей характеристикой глинистых грунтов является «число пластичности». Оно характеризует способность грунтов удерживать воду. Число пластичности для глинистых грунтов имеет следующие значения:

• Супесь – 1 – 7
• Суглинок – 7 – 17
• Глина — >17

Чем более пластичный материала, тем больше в нем воды, и он лучше лепится, — склеивается, сохраняет форму целостность даже в виде тонких фигур.

Но число пластичности – результат лабораторных исследований.

Попробуем определить вид грунта в котловане под фундамент, не прибегая к конечному числу пластичности, а воспользовавшись визуальными различиями.

Что сделать для определения качеств

1. Кусочек грунта растираем в руках, пробуем определить на ощупь – если в нем песчаные частички. Исходя из своих ощущений делаем вывод:

• при растирании песок не чувствуется – это глина;
• при растирании песок чувствуется, хотя грунт похож на глину – это суглинок;
• грунт растирается на песок и пылеватые частицы – это супесь.

2. Ладонями скатываем из грунта шнурок и другие фигуры:

• глина — легко скатывается шнур, причем весьма тонкий. После этого делаем из шнура шарик, сплющиваем его – края шарика при деформации не потрескались;
• суглинок — шнур скатывается, но у шарика при его сдавливании края растрескались;
• супесь — шнур скатывается с большим трудом, или не скатывается совсем.

Еще способы определения грунта

Для тех же, кто хочет своими руками заменить геологические исследования, приведена таблица – Способы определения грунта, — здесь необходимо скатывать из грунта тонкий шнур, шарик, определять на ощупь пластичность и включение частиц, разглядывать состав в лупу…

С каждым образцом изъятым с определенной глубины котлована, нужно проделать несколько манипуляций согласно данных в следующей таблице

Описанный, не научный, но зато практичный метод, все же весьма груб. Процентное содержание песчаных частиц в грунте подобными методами не получишь.

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

Еще сведения по определению качеств.

Метод отделения песка от глины для изучения грунта

Вручную отделить песок от глины можно в банке с водой. А затем измерить линейкой толщину их слоев, что в грубом приближении, укажет на примерное процентное соотношение глины из песка. Набить руку в таких экспериментах можно, если повторить их многократно, взяв образцы явно разных грунтов.

Делается следующее. Берется банка с водой, туда насыпается грунт и усердно перебалтывается. После полного размешивания, необходимо дать некоторое время для взвеси отстояться, иногда для мелких частиц нужно весьма значительное время. Песок осаживается, образует видимый уплотненный слой внизу, а глинистые частицы плавучие, остаются в толще или поднимаются вверх.

Измерив толщину видимых слоев вверху и внизу стеклянной тары, можно приблизительно судить о характере грунта. Эти данные соотнести с приведенными выше табличными значениями, и по этому дать грунту свое наименование и характеристики не дожидаясь лабораторных анализов.

Глинистые грунты нередко относят к хорошим, прочным грунтам, в результате чего возникает вопрос, как можно сэкономить на фундаменте, если на строительном участке залегают глины. На самом деле хорошая, прочная глина близко к поверхности встречается редко в отличие от широко распространенных супесей и суглинков. О том, как понять что за грунт на участке, и какой фундамент лучше на глинистой почве, мы и поговорим в этой статье.

Типы и виды глинистых грунтов. Основные характеристики

Глинистые грунты относят к связным грунтам, песчаные – к несвязным. Связность – это способность грунта не рассыпаться как во влажном, так и в сухом состоянии. В зависимости от гранулометрического состава, связные грунты подразделяют на:

1. Глины. Фракция не крупнее 0,01мм при процентном содержании по массе не менее 50%.
2. Суглинки. Фракция не крупнее 0,01мм при процентном содержании 30-50% и наличии фракции крупнее 0,01мм до 70%.
3. Супеси. Фракция не крупнее 0,01м при процентном содержании менее 30%.
4. Лёссы. Фракция 0,002-0,05мм, содержание глинистых частиц 5-30% при пористости 40-55%.

Для строительства фундамента лучше всего глины, хуже всего – лёссы. Причем эти грунты далеко не всегда пребывают в «чистом» состоянии. Например, широко распространены лессовидные суглинки.

Крайне важным параметром, сильно влияющим на несущую способность связных грунтов, является показатель консистенции. Он зависит от водонасыщения и измеряется в долях единицы. Чем ниже значение, тем тверже (суше) грунт.

Выбор типа фундамента во многом зависит от консистенции глинистого грунта.

Распознать тип глинистого грунта легко исходя из его главной характеристики – связности. Нужно увлажнить грунт до состояния, наиболее близкого к пластилину. Если при попытке раскатать пальцами жгут («колбаску») концы не обсыпаются, это глина или суглинок. Эти два грунта похожи, различать их между собой нет необходимости. Оставшиеся два (супесь и лёсс) также несложно различить между собой. Если образец с ненарушенной структурой в сухом состоянии легко крошится пальцами – это супесь. Лёссы скреплены легко растворимыми в воде солями и в сухом состоянии имеют прочность, характеризуемую выражением «лопата не берет».

Выбор фундамента для твердых и полутвердых глинистых грунтов.

Твердые и полутвердые суглинки и глины являются прекрасным строительным основанием. Оно стабильное, прочное. Позволяет выполнять все виды земляных работ. На этих грунтах целесообразно применение столбчатых фундаментов для каркасных строений и ленточных для стеновых. Для частного строительства применение фундаментных плит или свай сомнительно.

Выбор фундамента для тугопластичных и мягкопластичных глинистых грунтов.

Для этого вида грунтов применяются фундаменты всех видов, от лент и плит, до свай. Для мягкопластичной консистенции редко показано применение отдельно стоящих столбчатых фундаментов. В частном строительстве предпочтение следует отдавать ленточным фундаментам достаточной ширины, утепленным плитам мелкого заглубления, винтовым или буронабивным сваям небольшой длины.

Выбор фундамента для текучепластичных глинистых грунтов.

Связные грунты пластичной и особенно текучепластичной консистенции накладывают ряд ограничений на производство работ. Откосы котлованов (траншей) не устойчивы, склонны к «оплыванию». Сильно затруднено устройство такого типа фундамента, как буронабивные сваи. После бурения скважин они быстро «заиливаются», стенки оседают. На таких грунтах целесообразно применение утепленных фундаментов мелкого заложения (например, утепленная шведская плита), буронабивные сваи в обсадных трубах, буроинъекционные и винтовые сваи. Последние получили широкое распространение в частном строительстве вследствие невысокой стоимости и простоте монтажа.

Ещё одним опасным свойством водонасыщенных связных грунтов является морозное пучение. Оно чаще всего проявляется в мелкодисперсных (связных) грунтах при достаточном количестве воды. Таким образом, мягко и текучепластичные глинистые и суглинистые грунты особенно часто подвержены силам морозного пучения. Мероприятия по противодействию этому фактору делят на две категории: заглубление фундамента не менее глубины промерзания (зависит от климатического района строительства) и утепление цокольной части здания (включая отмостку).

Выбор фундамента для лёссовидных грунтов.

Самым опасным видом связных грунтов является лёсс и лёссовидные суглинки. Это высокопористый грунт, имеющий в сухом состоянии высокую несущую способность. Но при попадании воды он очень быстро размокает, превращается «в кашу», сильно теряет несущую способность и самоуплотняется. Последнее свойство называется просадочностью. Лессовидные грунты делят на 1-ый и 2-ой тип по просадочности. Первый дает самостоятельную усадку под собственным весом при замачивании на величину не более 5см на каждый метр толщи грунта, второй – более 5см.

Для просадочных грунтов рекомендуется применение уширенных фундаментов мелкого заложения (широких фундаментных лент, сплошных плит с армированными монолитными цокольными частями стен) а также сваи, проходящие насквозь просадочную толщу и заведенные в прочные грунты.

К важным мероприятиям при наличии просадочности относят устройство водонепроницаемой отмостки с шириной не менее 1,5м для 1-го и 2,0м для 2-го типа просадочности. Водонесущие коммуникации в местах подпольной прокладки, а также прохождения сквозь цокольную часть должны быть заключены в водонепроницаемые гильзы или лотки.

Таблица классификации грунтов по группам

От надежности функционирования системы «основание-фундамент-сооружение» зависит и срок эксплуатации здания, и уровень «качества жизни» его жильцов. Причем, надежность указанной системы базируется именно на характеристиках грунта, ведь любая конструкция должна опираться на надежное основание.

Именно поэтому, успех большинства начинаний строительных компаний зависит от грамотного выбора месторасположения строительной площадки. И такой выбор, в свою очередь, невозможен без понимания тех принципов, на которых основывается классификация грунтов.

С точки зрения строительных технологий существуют четыре основных класса, к которым принадлежат:

Скальные грунты, структура которых однородна и основана на жестких связях кристаллического типа;
- дисперсные грунты, состоящие из несвязанных между собой минеральных частиц;
- природные, мерзлые грунты, структура которых образовалась естественным путем, под действием низких температур;
- техногенные грунты, структура которых образовалась искусственным путем, в результате деятельности человека.

Впрочем, подобная классификация грунтов имеет несколько упрощенный характер и показывает только на степень однородности основания. Исходя из этого, любой скальный грунт представляет собой монолитное основание, состоящее из плотных пород. В свою очередь, любой нескальный грунт основан на смеси минеральных и органических частиц с водой и воздухом.

Разумеется, в строительном деле пользы от такой классификации немного. Поэтому, каждый тип основания разделяют на несколько классов, групп, типов и разновидностей. Подобная классификация грунтов по группам и разновидностям позволяет без труда сориентироваться в предполагаемых характеристиках будущего основания и дает возможность использовать эти знания в процессе строительства дома.

Например, принадлежность к той или иной группе в классификации грунтов определяется характером структурных связей, влияющих на прочностные характеристики основания. А конкретный тип грунта указывает на вещественный состав почвы. Причем, каждая классификационная разновидность указывает на конкретное соотношение компонентов вещественного состава.

Таким образом, глубокая классификация грунтов по группам и разновидностям дает вполне персонифицированное представление обо всех преимущества и недостатки будущей строительной площадки.

Например, в наиболее распространенном на территории европейской части России классе дисперсных грунтов имеется всего две группы, разделяющие эту классификацию на связанные и несвязанные почвы. Кроме того, в отдельную подгруппу дисперсного класса выделены особые, илистые грунты.

Такая классификация грунтов означает, что среди дисперсных грунтов имеются группы, как с ярко выраженными связями в структуре, так и с отсутствием таковых связей. К первой группе связанных дисперсных грунтов относятся глинистые, илистые и заторфованные виды почвы. Дальнейшая классификация дисперсных грунтов позволяет выделить группу с несвязной структурой – пески и крупнообломочные грунты.

В практическом плане подобная классификация грунтов по группам позволяет получить представление о физических характеристиках почвы «без оглядки» на конкретный вид грунта. У дисперсных связных грунтов практически совпадают такие характеристики, как естественная влажность (колеблется в пределах 20%), насыпная плотность (около 1,5 тонн на кубометр), коэффициент разрыхления (от 1,2 до 1,3), размер частиц (около 0,005 миллиметра) и даже число пластичности.

Аналогичные совпадения характерны и для дисперсных несвязных грунтов. То есть, имея представление о свойствах одного вида грунта, мы получаем сведения о характеристиках всех видов почвы из конкретной группы, что позволяет внедрять в процесс проектирования усредненные схемы, облегчающие прочностные расчеты.

Кроме того, помимо вышеприведенных схем, существует и особая классификация грунтов по трудности разработки. В основе этой классификации лежит уровень «сопротивляемости» грунта механическому воздействию со стороны землеройной техники.

Причем, классификация грунтов по трудности разработки зависит от конкретного вида техники и разделяет все типы грунтов на 7 основных групп, к которым принадлежат дисперсные, связанные и несвязанные грунты (группы 1-5) и скальные грунты (группы 6-7).

Песок, суглинок и глинистые грунты (принадлежат к 1-4 группе) разрабатывают обычными экскаваторами и бульдозерами. А вот остальные участники классификации требуют более решительного подхода, основанного на механическом рыхлении или взрывных работах. В итоге, можно сказать, что классификация грунтов по трудности разработки зависит от таких характеристик, как сцепление, разрыхляемость и плотность грунта.

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ ГРУНТОВ ЧЕТВЕРТИЧНОГО ВОЗРАСТА

Типы грунтов	Обозначение
Аллювиальные (речные отложения)	a
Озерные	l
Озерно-аллювиальные	lа
Делювиальные (отложения дождевых и талых вод на склонах и у подножия возвышенностей)	d
Аллювиально-делювиальные	ad
Эоловые (осаждения из воздуха): эоловые пески, лессовые грунты	L
Гляциальные (ледниковые отложения)	g
Флювиогляциальные (отложении ледниковых потоков)	f
Озерно-ледниковые	lg
Элювиальные (продукты выветривания горных пород, оставшиеся на месте образования)	е
Элювиально-делювиальное	ed
Пролювиальные (отложения бурных дождевых потоков в горных областях)	p
Аллювиально-пролювиальные	ap
Морские	m

РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ ОСНОВНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ

ПЛОТНОСТЬ ЧАСТИЦ ρ s ПЕСЧАНЫХ И ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ

КЛАССИФИКАЦИЯ СКАЛЬНЫХ ГРУНТОВ

Грунт	Показатель
По пределу прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии, МПа
Очень прочный	R c > 120
Прочный	120 ≥ R c > 50
Средней прочности	50 ≥ R c > 15
Малопрочный	15 ≥ R c > 5
Пониженной прочности	5 ≥ R c > 3
Низкой прочности	3 ≥ R c ≥ 1
Весьма низкой прочности	R c < 1
По коэффициенту размягчаемости в воде
Неразмягчаемый	K saf ≥ 0,75
Размягчаемый	K saf < 0,75
По степени растворимости в воде (осадочные сцементированные), г/л
Нерастворимый	Растворимость менее 0,01
Труднорастворимый	Растворимость 0,01—1
Среднерастворимый	− || − 1—10
Легкорастворимый	− || − более 10

КЛАССИФИКАЦИЯ КРУПНООБЛОМОЧНЫХ И ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОМУ СОСТАВУ

ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ КРУПНООБЛОМОЧНЫХ И ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО СТЕПЕНИ ВЛАЖНОСТИ S r

ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО ПЛОТНОСТИ СЛОЖЕНИЯ

Песок	Подразделение по плотности сложения
	плотный	средней плотности	рыхлый
По коэффициенту пористости
Гравелистый, крупный и средней крупности	e < 0,55	0,55 ≤ e ≤ 0,7	e > 0,7
Мелкий	e < 0,6	0,6 ≤ e ≤ 0,75	e > 0,75
Пылеватый	e < 0,6	0,6 ≤ e ≤ 0,8	e > 0,8
По удельному сопротивлению грунта, МПа, под наконечником (конусом) зонда при статическом зондировании
	q c > 15	15 ≥ q c ≥ 5	q c < 5
Мелкий независимо от влажности	q c > 12	12 ≥ q c ≥ 4	q c < 4
Пылеватый: маловлажный и влажный водонасыщенный	q c > 10 q c > 7	10 ≥ q c ≥ 3 7 ≥ q c ≥ 2	q c < 3 q c < 2
По условному динамическому сопротивлению грунта МПа, погружению зонда при динамическом зондировании
Крупный и средней крупности независимо от влажности	q d > 12,5	12,5 ≥ q d ≥ 3,5	q d < 3,5
Мелкий: маловлажный и влажный водонасыщенный	q d > 11 q d > 8,5	11 ≥ q d ≥ 3 8,5 ≥ q d ≥ 2	q d < 3 q d < 2
Пылеватый маловлажный и влажный	q d > 8,8	8,5 ≥ q d ≥ 2	q d < 2

ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ПО ЧИСЛУ ПЛАСТИЧНОСТИ

ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ПО ПОКАЗАТЕЛЮ ТЕКУЧЕСТИ

ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ИЛОВ ПО КОЭФФИЦИЕНТУ ПОРИСТОСТИ

ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ САПРОПЕЛЕЙ ПО ОТНОСИТЕЛЬНОМУ СОДЕРЖАНИЮ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА

НОРМАТИВНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ МОДУЛЕЙ ДЕФОРМАЦИИ Е ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ

Возраст и происхождение грунтов	Грунт	Показатель текучести	Значения Е , МПа, при коэффициенте пористости е
			0,35	0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	0,95	1,05	1,2	1,4	1,6
Четвертичные отложения: иллювиальные, делювиальные, озерно-аллювиальные	Супесь	0 ≤ I L ≤ 0,75	-	32	24	16	10	7	-	-	-	-	-
	Суглинок	0 ≤ I L ≤ 0,25	-	34	27	22	17	14	11	-	-	-	-
		0,25 < I L ≤ 0,5	-	32	25	19	14	11	8	-	-	-	-
		0,5 < I L ≤ 0,75	-	-	-	17	12	8	6	5	-	-	-
	Глина	0 ≤ I L ≤ 0,25	-	-	28	24	21	18	15	12	-	-	-
		0,25 < I L ≤ 0,5	-	-	-	21	18	15	12	9	-	-	-
		0,5 < I L ≤ 0,75	-	-	-	-	15	12	9	7	-	-	-
флювиогляциальные	Супесь	0 ≤ I L ≤ 0,75	-	33	24	17	11	7	-	-	-	-	-
	Суглинок	0 ≤ I L ≤ 0,25	-	40	33	27	21	-	-	-	-	-	-
		0,25<I L ≤0,5	-	35	28	22	17	14	-	-	-	-	-
		0,5 < I L ≤ 0,75	-	-	-	17	13	10	7	-	-	-	-
моренные	Супесь и суглинок	I L ≤ 0,5	75	55	45	-	-	-	-	-	-	-	-
Юрские отложения оксфордского яруса	Глина	− 0,25 ≤ I L ≤ 0	-	-	-	-	-	-	27	25	22	-	-
		0 < I L ≤ 0,25	-	-	-	-	-	-	24	22	19	15	-
		0,25 < I L ≤ 0,5	-	-	-	-	-	-	-	-	16	12	10

Определение модуля деформации в полевых условиях

Модуль деформации определяют испытанием грунта статической нагрузкой, передаваемой на штамп. Испытания проводят в шурфах жестким круглым штампом площадью 5000 см 2 , а ниже уровня грунтовых вод и на больших глубинах — в скважинах штампом площадью 600 см 2 .

Зависимость осадки штампа s от давления р

1 — резиновая камера; 2 — скважина; 3 — шланг; 4 — баллон сжатого воздуха: 5 — измерительное устройство

Зависимость деформаций стенок скважины Δr от давления р

Для определения модуля деформации используют график зависимости осадки от давления, на котором выделяют линейный участок, проводят через него осредняющую прямую и вычисляют модуль деформации Е в соответствии с теорией линейно-деформируемой среды по формуле

E = (1 − ν 2)ωd Δp / Δs

Где v — коэффициент Пуассона (коэффициент поперечной деформации), равный 0,27 для крупнообломочных грунтов, 0,30 для песков и супесей, 0,35 для суглинков и 0,42 для глин; ω — безразмерный коэффициент, равный 0,79; d р — приращение давления на штамп; Δs — приращение осадки штампа, соответствующее Δр .

При испытании грунтов необходимо, чтобы толщина слоя однородного грунта под штампом была не менее двух диаметров штампа.

Модули деформации изотропных грунтов можно определять в скважинах с помощью прессиометра. В результате испытаний получают график зависимости приращения радиуса скважины от давления на ее стенки. Модуль деформации определяют на участке линейной зависимости деформации от давления между точкой р 1 , соответствующей обжатию неровностей стенок скважины, и точкой р 2 E = kr 0 Δp / Δr

Где k — коэффициент; r 0 — начальный радиус скважины; Δр — приращение давления; Δr — приращение радиуса, соответствующее Δр .

Коэффициент k определяется, как правило, путем сопоставления данных прессиометрии с результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта штампом. Для сооружений II и III класса допускается принимать в зависимости от глубины испытания h следующие значения коэффициентов k в формуле: при h < 5 м k = 3; при 5 м ≤ h ≤ 10 м k h ≤ 20 м k = 1,5.

Для песчаных и пылевато-глинистых грунтов допускается определять модуль деформации на основе результатов статического и динамического зондирования грунтов. В качестве показателей зондирования принимают: при статическом зондировании — сопротивление грунта погружению конуса зонда q c , а при динамическом зондирований — условное динамическое сопротивление грунта погружению конуса q d . Для суглинков и глин E = 7q c и E = 6q d ; для песчаных грунтов E = 3q c , а значения Е по данным динамического зондирования приведены в таблице. Для сооружений I и II класса является обязательным сопоставление данных зондирования с результатами испытаний тех же грунтов штампами.

ЗНАЧЕНИЯ МОДУЛЕЙ ДЕФОРМАЦИИ Е ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО ДАННЫМ ДИНАМИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

Для сооружений III класса допускается определять Е только по результатам зондирования.

Определение модуля деформации в лабораторных условиях

В лабораторных условиях применяют компрессионные приборы (одометры), в которых образец грунта сжимается без возможности бокового расширения. Модуль деформации вычисляют на выбранном интервале давлений Δр = p 2 − p 1 графика испытаний (рис. 1.4) по формуле

E oed = (1 + e 0)β / a
где e 0 — начальный коэффициент пористости грунта; β — коэффициент, учитывающий отсутствие поперечного расширения грунта в приборе и назначаемый в зависимости от коэффициента Пуассона v ; а — коэффициент уплотнения;
a = (e 1 − e 2)/(p 2 − p 1)

СРЕДНИЕ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПУАССОНА v β

КОЭФФИЦИЕНТЫ m ДЛЯ АЛЛЮВИАЛЬНЫХ, ДЕЛЮВИАЛЬНЫХ, ОЗЕРНЫХ И ОЗЕРНО-АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ГРУНТОВ ПРИ ПОКАЗАТЕЛЕ ТЕКУЧЕСТИ I L ≤ 0,75

НОРМАТИВНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ УДЕЛЬНЫХ СЦЕПЛЕНИИ c φ , град, ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ

Песок	Характеристика	Значения с и φ при коэффициенте пористости e
		0,45	0,55	0,65	0,75
Гравелистый и крупный	с φ	2 43	1 40	0 38	- -
Средней крупности	с φ	3 40	2 38	1 35	- -
Мелкий	с φ	6 38	4 36	2 32	0 28
Пылеватый	с φ	8 36	6 34	4 30	2 26

НОРМАТИВНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ УДЕЛЬНЫХ СЦЕПЛЕНИЯ c , кПа, И УГЛОВ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ φ , град, ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

Грунт	Показатель текучести	Характеристика	Значения с и φ при коэффициенте пористости е
			0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	0,95	1,05
Супесь	0<I L ≤0,25	с φ	21 30	17 29	15 27	13 24	- -	- -	- -
	0,25<I L ≤0,75	с φ	19 28	15 26	13 24	11 21	9 18	- -	- -
Суглинок	0<I L ≤0,25	с φ	47 26	37 25	31 24	25 23	22 22	19 20	- -
	0,25<I L ≤0,5	с φ	39 24	34 23	28 22	23 21	18 19	15 17	- -
	0,5<I L ≤0,75	с φ	- -	- -	25 19	20 18	16 16	14 14	12 12
Глина	0<I L ≤0,25	с φ	- -	81 21	68 20	54 19	47 18	41 16	36 14
	0,25<I L ≤0,5	с φ	- -	- -	57 18	50 17	43 16	37 14	32 11
	0,5<I L ≤0,75	с φ	- -	- -	45 15	41 14	36 12	33 10	29 7

ЗНАЧЕНИЯ УГЛОВ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ φ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО ДАННЫМ ДИНАМИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ ГРУНТОВ

ЗНАЧЕНИЯ СТАТИСТИЧЕСКОГО КРИТЕРИЯ

Число определений	v		Число определений	v		Число определений	v
6	2,07		13	2,56		20	2,78
7	2,18		14	2,60		25	2,88
8	2,27		15	2,64		30	2,96
9	2,35		16	2,67		35	3,02
10	2,41		17	2,70		40	3,07
11	2,47		18	2,73		45	3,12
12	2,52		19	2,75		50	3,16

ТАБЛИЦА 1.22. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА t α ПРИ ОДНОСТОРОННЕЙ ДОВЕРИТЕЛЬНОЙ ВЕРОЯТНОСТИ α

Число определений n −1 или n −2	t α при α			Число определений n −1 или n −2	t α при α
	0,85	0,95			0,85	0,95
2	1,34	2,92		13	1,08	1,77
3	1,26	2,35		14	1,08	1,76
4	1,19	2,13		15	1,07	1,75
5	1,16	2,01		16	1,07	1,76
6	1,13	1,94		17	1,07	1,74
7	1,12	1,90		18	1,07	1,73
8	1,11	1,86		19	1,07	1,73
9	1,10	1,83		20	1,06	1,72
10	1,10	1,81		30	1,05	1,70
11	1,09	1,80		40	1,06	1,68
12	1,08	1,78		60	1,05	1,67

Похожие статьи