В процессе строительства выбор грунта критически важен, так как его характеристики определяют надежность и долговечность объектов. Классификация грунтов систематизирует их по прочности, составу и физическим свойствам. В статье рассмотрим основные виды грунтов — дисперсные и песчаные, их особенности и влияние на строительство фундамента. Знание этих аспектов поможет правильно оценить строительные условия и избежать проблем, связанных с неправильным выбором грунта.
Строительная классификация грунтов
В строительной практике под грунтом понимаются все рыхлые обломочные горные породы, на которых возводятся фундаменты зданий.
Для унификации терминов, применяемых в процессе геологических исследований, был принят единый стандарт классификации грунтов в строительстве. Этот стандарт разделяет грунты на классы, типы и подтипы в зависимости от их структурных связей, состава и строения.
Ранее строители опирались на данные из СНиП II-15-74, а в настоящее время, при необходимости, обращаются к ГОСТ 25100-2011.
Эксперты в области геотехники подчеркивают важность правильной классификации грунтов для успешного проектирования и строительства. Существует несколько основных типов грунтов, каждый из которых имеет свои характеристики и поведение под нагрузкой. Классификация включает в себя такие категории, как песчаные, глинистые, суглинистые и торфяные грунты. Песчаные грунты, например, обладают хорошей дренажной способностью, но могут быть подвержены эрозии. Глинистые грунты, напротив, имеют высокую пластичность и могут изменять свои свойства в зависимости от влажности. Суглинистые грунты представляют собой промежуточный вариант, сочетая в себе качества песка и глины. Торфяные грунты, содержащие органические вещества, требуют особого подхода из-за своей нестабильности. Понимание этих разновидностей позволяет инженерам более точно оценивать риски и выбирать оптимальные методы строительства.
Виды грунтов по прочности
Классифицируя типы грунтов, выделяют 2 основные группы:
- Скальные – породы, залегающие сплошным массивом и имеющие жесткие структурные связи. Это водоустойчивые и почти несжимаемые грунты. К такому типу относится известняк, песчаник, гранит, базальт и другие. При отсутствии трещин они служат прочным основанием для построек. Несущая способность трещиноватых слоев снижена.
- Нескальные – группа дисперсных грунтов с ослабленными структурными связями. Они состоят из минеральных частиц различного размера, по происхождению подразделяются на осадочные и искусственные. Осадочные породы образуются в результате разрушения и выветривания скальных пород. Искусственные почвы – это результат утрамбовки, намывания или насыпания. Дисперсионные грунты бывают связные (глина, суглинок) и несвязные (песок).
В отдельный класс выделяют мерзлые грунты. Они образованы в результате природного или техногенного замораживания. Мерзлые основания прочны за счет криогенных связей, но параметр колеблется из-за сезонных изменений температуры воздуха. Только в районе вечной мерзлоты такие почвы стабильны.
В каждом классе имеются собственные виды, типы и разновидности, обусловленные их происхождением, строением, составом и свойствами.
| Класс грунта | Основные характеристики | Применение в строительстве |
|---|---|---|
| Скальные грунты | Монолитные, прочные, водонепроницаемые, трудноразрушаемые. | Основания для тяжелых сооружений, дорожное строительство (щебень), гидротехническое строительство. |
| Крупнообломочные грунты | Состоят из обломков горных пород (валуны, галька, щебень, гравий). Хорошо дренируются. | Основания для легких сооружений, дренажные слои, дорожное строительство (подушки). |
| Песчаные грунты | Состоят из зерен песка. Хорошо дренируются, легко уплотняются. | Основания для легких сооружений, обратная засыпка, дорожное строительство (песчаные подушки). |
| Пылевато-глинистые грунты | Состоят из частиц пыли и глины. Обладают пластичностью, водонепроницаемостью, пучинистостью. | Основания для легких сооружений (при условии укрепления), гидроизоляция, дорожное строительство (основания). |
| Глинистые грунты | Состоят преимущественно из частиц глины. Высокая пластичность, низкая водопроницаемость, высокая пучинистость. | Основания для легких сооружений (при условии укрепления), гидроизоляция, производство кирпича. |
| Органические грунты | Содержат значительное количество органических веществ (торф, сапропель). Высокая сжимаемость, низкая несущая способность. | Непригодны для использования в качестве оснований без предварительной подготовки (укрепление, замена). |
| Насыпные грунты | Искусственно созданные грунты (отвалы, отсыпки). Неоднородны по составу и свойствам. | Требуют тщательного исследования и уплотнения перед использованием в качестве оснований. |
Интересные факты
Вот несколько интересных фактов о строительной классификации грунтов:
-
Классификация по происхождению: Грунты делятся на естественные и искусственные. Естественные грунты формируются под воздействием природных факторов, таких как выветривание и осадочные процессы, тогда как искусственные грунты создаются человеком, например, при заполнении или выемке земли.
-
Классификация по гранулометрическому составу: Грунты могут быть песчаными, глинистыми, суглинистыми и т.д. Гранулометрический состав влияет на такие характеристики, как водопроницаемость, прочность и сжимаемость грунта. Например, песчаные грунты обладают высокой водопроницаемостью, что делает их менее подверженными затоплению, но менее устойчивыми к нагрузкам.
-
Классификация по физико-механическим свойствам: Грунты также классифицируются по их физико-механическим свойствам, таким как плотность, влажность, прочность на сжатие и сдвиг. Эти характеристики важны для проектирования фундаментов и других строительных конструкций, так как они определяют, как грунт будет вести себя под нагрузкой и в различных условиях эксплуатации.
Основные характеристики грунтов
Изучение характеристик грунтов является важным этапом для выбора строительной технологии и оценки стоимости земляных работ.
- Гранулометрический состав – это процентное соотношение частиц различных фракций в грунте.
- Водопроницаемость – это способность грунта пропускать воду через свои поры.
- Связность – это качество и прочность структурных связей, которые влияют на устойчивость основания.
- Пористость – это отношение объема воздушных пор к общему объему грунта.
- Пластичность – это уровень деформации материала при увеличении нагрузки.
- Усадка – это сокращение объема грунта при его высыхании и сжатии.
Классификационные характеристики грунтов помогут в выборе подходящего типа фундамента.
Читайте также:
Скальные
Плотные породы, образованные в результате магматических извержений, метаморфических процессов или возникновения цементационных связей в осадочных фрагментах. Они характеризуются низкой усадкой, не теряют прочности при насыщении водой. Минусом скальных пород является сложность разработки. Благодаря прочности основания фундамент под дом закладывается на поверхности.
Полускальные
Существует категория пород, которые уступают по прочности своим скальным аналогам. Эти породы состоят из одного или нескольких минералов, таких как гипс, известняк-ракушечник, мел и алевролит. Одной из негативных характеристик полускальных грунтов является их способность растворяться и размягчаться при контакте с водой. При выборе глубины заложения фундамента здания необходимо учитывать такие факторы, как просадочность и снижение несущей способности этих грунтов.
Песчаные
В составе грунта мелкие частицы кварца и других минералов. Их размер составляет 0,05-2 мм, структура несвязанная. Песчаная почва с крупными частицами обладает хорошей несущей способностью. Она подходит для возведения любого дома, если на участке низкий уровень грунтовых вод. Пески крупной и средней фракции непластичные, почти не размываются водой, не вспучиваются.
Глинистые
Существует тип связанных грунтов, который состоит из мелких пылевидных частиц силикатов. В зависимости от уровня влажности, такая почва может иметь твердую, пластичную или текучую текстуру. Глина под воздействием нагрузки сжимается, однако процесс ее уплотнения происходит медленно, что приводит к затяжным осадкам зданий. В своем твердом состоянии глинистая почва служит надежным основанием. При попадании влаги в поры и воздействии отрицательных температур могут возникать процессы пучения.
Крупнообломочные
Обломки скальных пород, среди которых преобладают части размером больше 2 мм. Примером служит гравий, щебень, галька. Прочность грунта зависит от природы обломков. Скальные части магматического происхождения обладают высокой прочностью. Плотность почвы связана с равномерностью укладки фрагментов. Она характеризуется слабой сжимаемостью и хорошей водопроницаемостью.
Свойства суглинков и супесей зависят от процентного содержания частиц песка и глины.
На что влияют свойства грунтов при строительстве фундамента
Состав и свойства подземных пород играют ключевую роль в прочности и долговечности строящегося здания. Низкая несущая способность, склонность к пучению или оседанию могут привести к образованию трещин, перекосам и другим проблемам, касающимся целостности стен и фундамента.
Метод выемки грунта и выбор техники также зависят от геологических условий участка. Котлован может быть вырыт вручную, с использованием машин или взрывных работ. В частном строительстве, в зависимости от плотности почвы, могут применяться лопаты, кирки, ломики и отбойные молотки. Плотность грунта влияет на формирование стен и откосов котлована. В крупных обломочных грунтах возможно создание вертикальных стенок без дополнительного укрепления на глубину до 2 метров, тогда как в песчаных грунтах — только до 1 метра.
Прочные грунты, такие как скальные, крупнообломочные и песчаные, подходят для строительства зданий различной этажности и не предъявляют особых требований к фундаменту. На слабых почвах, особенно при высоком уровне грунтовых вод, рекомендуется использовать столбчатые или свайные фундаменты, а также монолитные железобетонные плиты. Для глинистых почв, подверженных пучению, необходимо закладывать заглубленный ленточный фундамент ниже уровня промерзания.
-
Читайте также:
Определение свойств грунта на глаз
Инженерно-геологические изыскания проводят специализированные организации. Их представителя бурят скважины и берут образцы для лабораторного изучения. Эта процедура дорогостоящая, поэтому некоторые владельцы участков определяют тип грунта и глубину залегания подземных вод самостоятельно.
Для взятия образцов потребуется выкопать яму равную глубине залегания будущего фундамента. Определить характеристики почвы помогут несколько простых методов:
Органолептический
Самый легкий способ определить состав почвы – это использовать зрение и тактильные ощущения.
- Песок – не образует комков, его частицы однородные и твердые, их легко различить. Размер песчинок можно оценить визуально: у гравелистого песка они достигают 5 мм, у крупного – до 2 мм, а у среднего – около 1 мм.
- Супесь – на ощупь напоминает муку благодаря мелким частицам, при сжатии быстро рассыпается.
- Суглинок – песчинки ощущаются слабо, а влажные комки хорошо сохраняют форму.
- Глина – мелкий желтоватый порошок, который при увлажнении прилипает к рукам и образует твердые комки.
Тип почвы можно определить по ее внешнему виду: глина и суглинок представляют собой твердые куски, которые рассыпаются при ударе молотком, супесь рассыпается при сжатии руками, а песок не образует комков.
Скатывание в кольцо
Метод также несложный – необходимо смочить горсть почвы, попробовать скатать жгут, а из него сделать кольцо. Из песка жгутик не получится, а из супеси быстро развалится. Если шнур скатывается, но при сгибании трескается, это суглинок. Из пластичной глины без труда получается сделать кольцо.
Процентное содержание различных типов грунта
Для проведения эксперимента вам понадобится чистая банка объемом 1 литр. Наполните ее до половины исследуемой почвой, а затем доведите уровень до краев водой. После этого дайте смеси отстояться, что может занять от нескольких часов до 2-3 дней. Затем измерьте высоту слоев почвы и рассчитайте их процентное соотношение. Внизу вы обнаружите песок, выше него будет супесь с мелкими частицами, а верхний слой составит глина.
Большинство земель, подходящих для строительства, состоит из осадочных пород. Понимание их характеристик позволяет проектировщикам выбрать наиболее подходящий метод для возведения фундамента.
Методы исследования грунтов
Исследование грунтов является важным этапом в строительстве, так как характеристики грунта напрямую влияют на выбор технологии строительства, проектирование фундаментов и устойчивость сооружений. Существует несколько методов, которые позволяют оценить физико-механические свойства грунтов и их поведение под нагрузкой.
Одним из наиболее распространенных методов является геологическое бурение. Этот метод позволяет получить образцы грунта на различных глубинах, что дает возможность изучить его состав, структуру и свойства. Бурение может быть выполнено как ручным, так и механизированным способом, в зависимости от условий и глубины залегания грунтовых слоев.
Еще одним важным методом является полевое испытание. К ним относятся такие процедуры, как испытание на сжимаемость, сдвиговые испытания и испытания на проницаемость. Например, метод стандартного зондирования (SPT) позволяет оценить плотность и прочность грунта, а также его сопротивление сжатию. Эти испытания проводятся непосредственно на строительной площадке и дают возможность получить данные о грунте в его естественном состоянии.
Лабораторные испытания также играют ключевую роль в исследовании грунтов. Они позволяют более точно определить физико-механические характеристики, такие как влажность, плотность, гранулометрический состав, пределы текучести и пластичности. Наиболее распространенные лабораторные методы включают определение пределов текучести и плотности грунта, а также гранулометрический анализ, который помогает определить состав грунта по фракциям.
Кроме того, в последние годы все большее внимание уделяется геофизическим методам исследования грунтов. Эти методы основаны на использовании физических свойств грунта, таких как электрическое сопротивление, сейсмические волны и магнитные поля. Геофизические исследования позволяют быстро и эффективно получать информацию о структуре и свойствах грунтов на больших площадях, что особенно полезно для предварительных оценок.
Наконец, моделирование и численные методы также становятся все более популярными в исследовании грунтов. С помощью компьютерных программ можно смоделировать поведение грунта под различными нагрузками и условиями, что позволяет предсказать возможные проблемы и оптимизировать проектирование.
Таким образом, выбор метода исследования грунтов зависит от конкретных условий, целей и задач, стоящих перед проектировщиками и строителями. Комплексный подход, включающий как полевые, так и лабораторные методы, обеспечивает наиболее полное понимание характеристик грунта и позволяет минимизировать риски при строительстве.
Вопрос-ответ
Какие грунты лучше для строительства?
Скалистый грунт. Это наиболее предпочтительный тип грунта. Он очень прочен, не пучится и не проседает, и, естественно, он не подвержен размыванию грунтовыми или сточными водами.
Какие грунты относятся к песчаным по строительной классификации?
К ним относятся: песок гравелистый, крупный песок, обладающий средней крупностью, мелкий песок, а также песок пылеватый.
-
Читайте также:
Советы
СОВЕТ №1
Изучите основные характеристики грунтов, такие как гранулометрический состав, влажность и плотность. Это поможет вам лучше понять, какие виды грунтов подходят для различных строительных проектов и как они могут повлиять на фундаментные работы.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на классификацию грунтов по их физико-механическим свойствам. Знание о том, какие грунты являются сыпучими, связными или полутвердыми, поможет вам выбрать правильные методы укрепления и дренажа для вашего строительного объекта.
СОВЕТ №3
Проведите геологические изыскания на участке перед началом строительства. Это позволит вам получить точные данные о составе и свойствах грунта, что существенно снизит риски возникновения проблем в процессе строительства и эксплуатации здания.
СОВЕТ №4
Консультируйтесь с профессиональными геотехниками и инженерами, чтобы получить рекомендации по выбору материалов и технологий, соответствующих типу грунта на вашем участке. Это поможет избежать дорогостоящих ошибок и обеспечить долговечность конструкции.
