Определяем тип и характеристики грунта самостоятельно без лаборатории. Виды грунтов в строительстве Классификация скальных грунтов
Определение характеристик грунта на участке помогает грамотно подобрать тип опорной части здания. Важно помнить, что дом держат не фундаменты, а основание под ними (т.е. грунт). Несущие конструкции лишь передают нагрузку от выше лежащих элементов. Чтобы подобрать фундаменты, необходимо ознакомиться с классификацией грунтов по группам в строительстве в зависимости от различных признаков.
Разделение почв на виды проводится на основании ГОСТ 25100-2011. В этом документе представлено большое количество таблиц, учитывающих разные характеристики.
Чтобы определить тип грунта проводятся геологические изыскания. На этом этапе необходимо изучить наиболее важные свойства основания:
- прочность;
- связность;
- водопроницаемость;
- степень пучинистости.
Также потребуется выяснить водонасыщенность почвы и расположение уровня грунтовых вод. Геологические изыскания для крупных объектов проводятся профессионалами, точные характеристики грунта определяются в процессе лабораторных исследований. Для частного строительства можно выполнять изыскания вручную. При этом тип грунта определяется «на глаз».
Согласно ГОСТ 25100-2011 все основания делятся на три больших класса: скальные, дисперсные и мерзлые . Иногда в отдельную категорию выделяют виды, образовавшиеся в результате деятельности человека, - техногенные.
Мерзлыми могут быть все виды оснований. Связность между частицами обеспечивается не только за счет структурных сил, но и с помощью криогенных связей (ледяных). Прочность таких почв велика, но только в замороженном состоянии.
Скальные
Скальные почвы представляют собой очень прочный массив с жесткими структурными связями. Основания могут иметь различное происхождение, а также физические и механические характеристики. Встречаются такие виды достаточно редко, они представлены в основном такими почвами:
- гранит;
- кварцит;
- мрамор;
- базальт;
- песчаник;
- известняк;
- гипс;
- сланцы.
Скальные грунты плохо сжимаются, не образуют пустот и трещин. Такая почва является идеальным вариантом для строительства незаглубленных фундаментов. Они практически не деформируются, поэтому нет вероятности неравномерных осадок, которые опасны для зданий и приводят к появлению наклонных трещин на стенах. В зависимости от прочности скальные грунты могут быть:
- очень прочные, прочные, среднепрочные и малопрочные (скальные);
- понижено-прочные, с низкой прочностью и с очень низкой прочностью (полускальные).
Дисперсные
Такие виды оснований являются самыми распространенными. Связи между частицами грунта здесь могут быть механическими или водно-коллоидными. Последние обеспечиваются за счет взаимодействия частичек грунта и воды. Практически все такие почвы имеют осадочное происхождение.
В таблице показано разделение дисперсных грунтов на группы и подгруппы.
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.
| 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 |
| 1 | слабопучинистый | |
| Легкая супесь | 1 | слабопучинистый |
| 1 | слабопучинистый | |
| Легкая супесь | 2, 3 | пучинистый |
| 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.
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.
Как определить группу грунта при строительстве
При частном строительстве вместо полноценных геологических исследований могут быть проведены ручные работы. Существует два метода:
- отрывка шурфов;
- ручное бурение.
Отрывка шурфов для визуального изучения грунта.
Слои грунта при этом изучают визуально. Чтобы стало ясно, как определить какой тип грунта на участке строительства визуально, рекомендуется ознакомиться с таблицей ниже.
| Тип основания | Описание |
| Скальные грунты | Сплошной массив без пустот, возможны небольшие трещины, практически не поддается сжатию |
| Крупнообломочные грунты | Представляют собой обломки скальных пород. К этой группе относятся щебень, дресва, гравий и галька. Гравий (размеры частиц от 1 мм до 1 см) и галька (размеры частиц от 1 см до 20 см) имеют окатанные края. Дресва (2-10 мм) и щебень (1-20см) имеют острые грани. |
| Пески | Несвязные грунты с размером частиц от 0,05 до 2 мм. По размеру фракции делятся на 5 групп:
|
| Глины | Состоят из пылеватых частиц размерами менее 0,05 мм связанных между собой. Без трещин и разрывов раскатывается в шнур или лепешку, скатывается в шарик. На несущую способность такого основания сильно влияет влажность. Пластичная глина легко деформируется и хорошо держит форму, в ладони при этом создается ощущение прохлады. Твердая глина тяжело деформируется. Текучая глина легко деформируется и плохо держит форму, ее прочностные характеристики очень низкие.
Чтобы отличить глину от супеси и суглинка, необходимо растереть грунт в руках, при растирании глины не должны чувствоваться песчаные частички. |
| Суглинки | Если грунт визуально похож на глину, но при растирании чувствуются песчаные частицы, это суглинок. Тип суглинка также определяется при растирании:
|
| Супеси | При растирании чувствуются пылеватые и песчаные частицы. Песка больше, чем в суглинке. Скатать такой грунт в шнур сложно, материал распадается на кусочки. Делится на типы:
|
| Лесс | Глинистый тип основания, имеет палевый цвет. Отличается высокой пористостью, легко размокает. |
Прочностные характеристики грунтов
Окончательным этапом геологических исследований (как лабораторных, так и упрощенных) должна стать прочность грунтов на участке. Она будет определять геометрические размеры фундамента и материалы, использованные для изготовления (например, арматура для железобетонных конструкций).
В зависимости от того, какие виды грунтов залегают на участке, меняется несущая способность основания. Для расчетов чаще всего необходимо значение, которое показывает максимальную нагрузку в кг на 1 см2 площади. Классификация грунтов по прочности приведена в таблице.
| Тип грунта | Расчетная несущая способность | |
| для фундаментов мелкого заложения (1 - 1,5 м) | для фундаментов глубокого заложения (2-2,5 м) | |
| Щебень и галька | 4,5 кг/см 2 | 6 кг/см 2 |
| Щебень и галька с включением глинистых частиц | 2,8 кг/см 2 | 4,2 кг/см 2 |
| Дресва и гравий | 4 кг/см 2 | 5 кг/см 2 |
| Песок гравелистый и крупной фракции | 3,2 кг/см 2 | 5,5 кг/см 2 |
| Твердые глины | 3,0 кг/см 2 | 4,2 кг/см 2 |
| Пластичные глины | 1,6 кг/см 2 | 2 кг/см 2 |
| Песок средней фракции | 2,5 кг/см 2 | 4,5 кг/см 2 |
| Песок мелкой фракции (с невысокой влажностью) | 2 кг/см 2 | 3,5 кг/см 2 |
| Песок мелкой фракции (с высокой влажностью) | 1,5 кг/см 2 | 2,5 кг/см 2 |
| Суглинки | 1,7 кг/см 2 | 2 кг/см 2 |
| Супеси | 1,5 кг/см 2 | 2,5 кг/см 2 |
Если правильно определить, какие виды грунта залегают на участке строительства, выбрать геометрические размеры фундамента и их конструкцию в зависимости от свойств основания, можно не переживать за долговечность и надежность здания.
Таблица 1
|
Наименование грунтов (пород) и полезных ископаемых |
Группа грунтов |
Коэффициент крепости по шкале проф. М. М. Протодьяконова |
|
Магматические породы мелкозернистые невыветрелые исключительной прочности (диабазы, габбро, диориты, джеспилиты, порфириты и др.) и метаморфические породы мелкозернистые невыветрелые исключительной прочности (кварциты и др.), сливные кварцы, титано-магнетитовые руды | ||
|
Магматические породы мелкозернистые невыветрелые очень прочные (диабазы, диориты, базальты, граниты, андезиты и др.) и метаморфические породы мелкозернистые невыветрелые очень прочные (кварциты, роговики и др.) |
19 > f ³ 17 |
|
|
Кремень, кварцитовые песчаники, известняки невыветрелые исключительной прочности, мелкозернистые магнетитовые и магнетито-гематитовые железные руды |
17 > f ³ 15 |
|
|
Магматические породы среднезернистые невыветрелые и слабовыветрелые прочные (граниты, диабазы, сиениты, порфириты, трахиты и др.) и метаморфические породы среднезернистые невыветрелые прочные (кварциты, гнейсы, амфиболиты и др.) |
15 > f ³ 12 |
|
|
Песчаники мелкозернистые окварцованные, известняки и доломиты очень прочные, мраморы очень прочные, кремнистые сланцы, кварциты с заметной сланцеватостью, окремнелые бурые железняки, мелкозернистые свинцово-цинковые и сурмяные руды с кварцем, прочные медноникелевые, магнетитовые и герматитовые руды |
12 > f ³ 10 |
|
|
Конгломераты и брекчии прочные на известковом цементе, доломиты и известняки прочные, песчаники прочные на кварцевом цементе, колчеданы, мартито-магнетитовые руды, крупнозернистые магнетито-гематитовые железистые руды, бурые железняки, хромитовые руды, меднопорфировые руды |
10 > f ³ 8 |
|
|
Магматическое породы крупнозернистые невыветрелые и слабовыветрелые (граниты, сиениты, змеевики и др.) и метаморфические породы крупнозернистые невыветрелые (кварцево-хлоритовые сланцы и др.) |
8 > f ³ 7 |
|
|
Аргиллиты и алевролиты прочные, магматические породы выветрелые (граниты, сиениты, диориты, змеевики и др.) и метаморфические породы выветрелые (сланцы и др.), известняки невыветрелые средней прочности, сидериты, магнезиты, мартитовые руды, медный колчедан, ртутные руды, кварцевые полиметаллические руды (пириты, галениты, халькопириты, пироксены), хромитовые руды в серпентинитах, апатитонифелиновые руды, бокситы прочные |
7 > f ³ 5 |
|
|
Известняки и доломиты слабовыветрелые средней прочности, песчаники на глинистом цементе, метаморфические породы среднезернистые выветрелые (сланцы слюдистые и др.), бурые железняки, глинозернистые руды, ангидриты, крупнозернистые сульфидные свинцово-цинковые руды |
5 > f ³ 4 |
|
|
Известняки и доломиты выветрелые средней прочности, мергель средней прочности, метаморфические породы крупнозернистые средней прочности (глинистые, углистые, песчанистые и тальковые сланцы), пемза, туф, лимониты, конгломераты и брекчии с галькой из осадочных пород на известняково-глинистом цементе |
4 > f ³ 3 |
|
|
Антрациты, крепкие каменные угли, конгломераты и песчаники средней прочности, алевролиты и аргиллиты средней прочности, опоки невыветрелые средней прочности, малахиты, азуриты, кальциты, туфы выветрелые, крепкая каменная соль |
3 > f ³ 2 |
|
|
Аргиллиты и алевролиты малопрочные, опоки выветрелые средней прочности, известняки и доломиты выветрелые малопрочные, валунные грунты, каменный уголь средней крепости, крепкий бурый уголь |
2 > f ³ 1,5 |
|
|
Глины карбонатные твердые, мел плотный, гипс, мелоподобные породы малопрочные, ракушечник слабо сцементированный, гравийные, галечниковые, дресвяные и щебенистые грунты с валунами. Каменный уголь мягкий, отвердевший лесс, бурый уголь, трепел, мягкая каменная соль, глины и суглинки твердые и полутвердые, содержание до 10 % гальки, гравия или щебня |
1,5 > f ³ 1 |
|
|
Глины и суглинки без примесей гальки, гравия или щебня туго- и мягкопластичные, галичниковые, гравийные, щебенистые грунты плотного сложения, пески гравелистые, грунты с корнями и с примесями, шлак слежавшийся |
1 > f ³ 9 |
|
|
Пески, грунты растительного слоя без корней и примесей, торф без корней, доломитовая мука, шлак рыхлый, рыхлые гравийные, галечниковые, дресвяные и щебенистые грунты, строительный мусор слежавшийся |
0,9 > f ³ 0,5 |
|
|
Рыхлые известняковые туфы, лесс, суглинки лессовидные, супеси и песок без примесей или с примесью щебня, гравия или строительного мусора. Пески-плывуны |
0,5 > f ³ 0,4 |
Примечания:
1. Грунты (породы) следует относить к той или иной группе по величине коэффициента крепости пород по шкале проф. М. М. Протодьяконова.
2. Настоящая классификация не распространяется на мерзлые грунты.
9. В расценках принята продолжительность рабочих смен, приведенная в табл. 2 настоящей технической части.
10. В расценках настоящего сборника предусмотрена стоимость эксплуатации машин и механизмов, потребляющих электроэнергию и сжатый воздух от стационарных установок. При получении электроэнергии и сжатого воздуха от передвижных установок (до пуска в эксплуатацию стационарных установок), количество маш.-час ПЭС и компрессоров определяется по ПОС.
11. Затраты на транспорт по поверхности разработанных грунтов, включая разгрузку их на отвале и содержание отвала, расценками настоящего сборника не учтены, эти затраты следует определять дополнительно.
Масса и объем разработанного грунта определяются по техническим частям соответствующих разделов сборника.
12. В расценках таблиц сборника, в которых расход арматуры указан с литером «П» (по проекту), расход и стоимость арматуры не учтены.
При составлении смет расход арматуры и класс стали следует принимать по проектным данным исходя из общей массы всех видов армирования (каркасами, сетками, отдельными стержнями) без корректировки затрат труда рабочих-строителей и машин и механизмов на ее установку.
13. Указанный в настоящем сборнике размер «до» включает в себя этот размер.
Классификация грунтов включает следующие таксономические единицы, выделяемые по группам признаков:
Класс – по общему характеру структурных связей;
Группа – по характеру структурных связей (с учетом их прочности);
Подгруппа – по происхождению и условиям образования;
Тип – по вещественному составу;
Вид – по наименованию грунтов (с учетом размеров частиц и показателей свойств);
Разновидности – по количественным показателям вещественного состава, свойств и структуры грунтов.
Наименования грунтов должны содержать сведения об их геологическом возрасте в соответствии с местными стратиграфическими схемами, принятыми в установленном порядке.
К характеристикам грунтов по разновидностям, предусмотренным настоящим стандартом, допускается вводить дополнения и изменения в случаях появления новых количественных критериев выделения разновидностей грунтов и результате научно-технических разработок.
Классификация грунтов согласно ГОСТ 25100-95 в сокращенном виде показана в табл 3.1.
Скальные грунты. Их структуры с жесткими кристаллическими связями, например, гранит, известняк. Класс включает две группы грунтов: 1) скальные, куда входит три подгруппы пород, магматические, метаморфические, осадочные сцементированные и хемогенные; 2) полускальные в виде двух подгрупп – магматические излившиеся и осадочные породы типа мергеля и гипса. Деление грунтов этого класса на типы основано на особенностях минерального состава, например, силикатного типа – гнейсы, граниты, карбонатного типа – мрамор, хемогенные известняки. Дальнейшее разделение грунтов на разновидности проводится по свойствам: по прочности – гранит – очень прочный, вулканический туф – менее прочный; по растворимости в воде – кварцит –очень водостойкий, известняк – неводостойкий.
Дисперсные грунты. В этот класс входят только осадочные горные породы. Класс разделяется на две группы - связных и несвязных грунтов. Для этих грунтов характерны механические и водноколлоидные структурные связи. Связные грунты делятся на три типа - минеральные (глинистые образования), органо-минеральные (илы, сапропели и др.) и органические (торфы). Несвязные грунты представлены песками и крупнообломочными породами (гравий, щебень и др-). В основу разновидностей грунтов положены плотность, засоленность, гранулометрический состав и другие показатели.
Мерзлые грунты. Все грунты имеют криогенные структурные связи, т. е. цементом грунтов является лед. В состав класса входят практически все скальные, полускальные и связные грунты, находящиеся в условиях отрицательных температур. К этим трем группам добавляется группа ледяных грунтов в виде надземных и подземных льдов. Разновидности мерзлых грунтов основываются по льдистым (криогенным) структурам, засоленности, температурно-прочностным свойствам и др.
Техногенные грунты. Эти грунты представляют собой, с одной стороны, природные породы – скальные, дисперсные, мерзлые, которые в каких-либо целях были подвергнуты физическому или физико-химическому воздействию, а с другой стороны, искусственные минеральные и органоминеральные образования, сформировавшиеся в процессе бытовой и производственной деятельности человека. Последние нередко называют антропогенным образованием. В отличие от других классов этот класс вначале разделяется на три подкласса, а уже после этого каждый подкласс, в свою очередь, распадается на группы, подгруппы, типы, виды и разновидности грунтов. Разновидности техногенных грунтов выделяются на основе специфических особенностей свойств.
Таблица 3.1
Класс скальных и дисперсных грунтов
| Класс | Группы | Подгруппа | Тип | Вид | Разновидности | ||
| Скальные (с жесткими структурными связями - кристаллизационными и цементационными) | Скальные | Магматические | Интрузивные | Силикатные | Ультраосновного состава | Перидотиты, дуниты, пироксениты | Выделяются по: 1 пределу прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии; 2 плотности скелета грунта; 3 коэффициенту выветрелости; 4 степени размягчаемости; 5 степени растворимости; 6 степени водопроницаемости; 7 степени засоленности; 8 структуре и текстуре; 9 температуре |
| Основного состава | Габбро, нориты, анортозиты, диабазы, диабазовые порфириты, долериты | ||||||
| Среднего состава | Диориты, сиениты, порфириты, ортоклазовые порфиры | ||||||
| Кислого состава | Граниты, гранодиориты кварцевые, сиениты, диориты, кварцевые порфиры, кварцевые порфириты | ||||||
| Скальные | Эффузивные | Силикатные | Основного состава | Базальты, долериты | Выделяются по: 1 пределу прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии; 2 плотности скелета грунта; 3 коэффициенту выветрелости; | ||
| Среднего состава | Андезиты, вулканогенно-обломочные грунты*, обсидианы, трахиты |
Продолжение табл. 3.1
| Класс | Группы | Подгруппа | Тип | Вид | Разновидности | ||
| Скальные (с жесткими структурными связями – кристаллизационными и цементационными | Кислого состава | Липариты, дациты, риолиты | 4 степени размягчаемости; 5 степени растворимости; 6 степени водопроницаемости; 7 степени засоленности; 8 структуре и текстуре; 9 температуре | ||||
| Метаморфические | Силикатные | Гнейсы, сланцы, кварциты | |||||
| Карбонатные | Мраморы, роговики, скарны | ||||||
| Железистые | Железные руды | ||||||
| Осадочные интрузивныее | Силикатные | Песчаники, конгломераты, брекчии, туффиты | |||||
| Карбонатные | Известняки*, доломиты | ||||||
| Осадочные эффузивные | Силикатные | Вулканогенно-обломочные грунты* | |||||
| Полу- скальные | Магматические эффузивные | Силикатные | Вулканические туфы | ||||
| Осадочные | Силикатные | Аргиллиты, алевролиты, песчаники | |||||
| Кремнистые | Опоки, трепела, диатомиты | ||||||
Продолжение табл. 3.1
| Класс | Группы | Подгруппа | Тип | Вид | Разновидности | |
| Карбонатные | Мела, мергели, известняки* | |||||
| Сульфатные | Гипсы, ангидриты | |||||
| Галоидные | Галиты, карнолиты | |||||
| Дисперсные (с механическими и водно-коллоидными структурными связями) | Связные | Осадочные | Минеральные | Силикатные Карбонатные Железистые Полиминеральные | Глинистые грунты | Выделяются по: 1 гранулометрическому составу (крупнообломочные грунты и пески); 2 числу пластичности и гранулометрическому составу (глинистые грунты и илы); 3 показателю текучести (глинистые грунты); 4 относительной деформации набухания без нагрузки 5 относительной деформации просадочности (глинистые грунты); |
| Органо-минеральные | Илы Сапропели Заторфованные грунты | |||||
| Органические | Торфы и др. | |||||
* Грунты одного вида, отличающиеся по значению прочности на одноосное сжатие
Продолжение табл. 3.1
Примечание - Почвы (щебенистые, дресвяные, песчаные, глинистые, торфяные и др.) выделяются по совокупности признаков как соответствующий вид и разновидность грунта.
Таблица 3.2
Класс природные мерзлые грунты
| Класс | Группа | Подгруппа | Тип | Вид | Разновидности | |
| Мерзлые (с криогенными структурными связями) | Скальные | Промерзшие | Интрузивные Эффузивные Метаморфические и осадочные | Ледяные минеральные | Все виды магматических, метаморфических и осадочных | Выделяются по: 1 льдистости за счет видимых ледяных включений; 2 температурно-прочностным свойствам; 3 степени засоленности; 4 криогенной текстуре |
| Полускальные | Эффузивные Осадочные | |||||
| Осадочные | Ледяные минеральные | Те же, что и для дисперсных грунтов | ||||
| Ледяные органо-минеральные | ||||||
| Ледяные органические | ||||||
| Ледяные | Конституционные (внутригрунтовые) | Льды – сегрегационные, инъекционные, ледниковые | ||||
| Погребенные | Льды | Льды – наледные, речные, озерные, морские, донные, инфильтрационные (снежные) | ||||
| Пещерно-жильные | Льды – жильные, повторножильные |
Таблица 3.3.
Класс техногенных грунтов (скальных, дисперсных)
| Класс | Группа | Подгруппа | Тип | Вид | Разновидности | ||
| скальные грунты | Скальные и полускальные грунты | силикатные, карбонатные | граниты, базальты, кварциты, песчаники, мраморы, известняки, мергели и др. | ||||
| дисперсные грунты | Связные | Измененные физическим воздействием | силикатные, карбонатные, полиминеральные, органоминеральные и др. | раздробленные скальные и дисперсные породы (глинистые, песчаные и др.) | |||
| Измененные физико-химическим воздействием | |||||||
| Несвязные | Природные породы, перемещенные образования | Насыпные | |||||
| Намывные | |||||||
| Антропогенные образования | Насыпные | Отходы производственной и хозяйственной деятельности | Бытовые отходы | ||||
| Намывные | Промышленные отходы: строительные отходы, шлаки, шламы, золы, золошлаки и др. |
Продолжение табл. 3.3
| Класс | Группа | Подгруппа | Тип | Вид | Разновидности | ||
| Техногенные грунты (с различными структурными связями) | Мерзлые | Скальные Полускальные | Природные образования, измененные в условиях естественного залегания | Все виды природных скальных грунтов | Выделяются как соответствующие разновидности классов природных грунтов с учетом специфических особенностей и свойств техногенных грунтов | ||
| Измененные химико-физическим воздействием | |||||||
| Связные | Природные образования, измененные в условиях естественного залегания | Измененные физическим (тепловым) воздействием | Те же, что и для природных мерзлых грунтов | Все виды природных дисперсных грунтов | |||
| Измененный химико-физическим воздействием | |||||||
| Несвязные | Природные перемещенные образования | Насыпные Намывные | Измененные физическим (тепловым) или химико-физическим воздействием | Бытовые отходы Промышленные отходы: строительные отходы, шлаки, шламы, золы, золошлаки и др. Искусственные льды | |||
| Ледяные | Антропогенные образования | Насыпные Намывные Намороженные |
Фундаментом называется конструкция подземной части здания,через которую передаются нагрузки (вес) от вышележащих конструкций (стен, перекрытий и др. - собственный вес) и от людей, оборудования, мебели (так называемую полезную нагрузку - на основание, т. е. на грунт . Основания зданий бывают двух видов - естественные и искусственные.
Естественным основанием считается грунт , залегающий под фундаментом и имеющий несущую способность, обеспечивающую устойчивость здания и допустимые по величине и равномерности нормативные осадки. Всякий грунт, способный по своим свойствам служить естественным основанием для возведения на нем необходимого сооружения, называется материком.
Искусственным называется грунт , который не обладает достаточной несущей способностью и который требуется искусственно упрочнять (трамбованием, уменьшением его влажности и плывучести, химическими добавками) или заменять.
Конструкции фундаментов всегда зависят от характера основания. В большинстве случаев для загородных одно-трехэтажных жилых домов-коттеджей достаточно несущей способности естественного основания.
Карта сезонного промерзания грунтов. (в см.)
Для прочности и долговечности дома, предохранения его от сверхнормативных просадок и перекосов, важно определить, на какую глубину надо закладывать фундаменты. Вопреки широко бытующему мнению далеко не всегда фундаменты должны быть массивными и глубокими, а следовательно, более трудоемкими и дорогими. Во многом это зависит от вида грунта.
Наибольшую опасность для дома представляет весеннее вспучивание грунта: имеющиеся в почве пустоты и поры заполняются водой, которая зимой замерзает, а образовавшийся лед, увеличиваясь в объеме, при оттаивании верхних слоев земли выжимает фундамент наверх, что приводит к неравномерным осадкам, перекосам, разрушениям дома.
Повышенная влажность в сочетании с минусовой температурой грунта и является причиной его промерзания. А поскольку, превращаясь в лед, вода увеличивается в объеме приблизительно на 10%, возникает подъем (пучение) слоев почвы в пределах глубины промерзания. Грунт стремится вытолкнуть фундамент из земли в зимний период и, наоборот, “затягивает” при таянии льда весной. Причем это происходит неравномерно по периметру фундамента и может повлечь за собой его деформацию и даже появление трещин, а те - разрушение. Силы вспучивания способны приподнять почти любой коттедж, правда в разных местах участка с разной интенсивностью (около 120 кН на 1 м2). Обуздать их можно только грамотным исполнением фундамента.
Общеизвестна конструкция фундамента высотой ниже уровня промерзания. В этом случае его нижняя плоскость (подошва) опирается на слои никогда не промерзающего грунта. Но опыт многолетних наблюдений показал, что такая конструкция эффективна лишь при нагрузке свыше 120 кН на 1 пог. м ленточного фундамента, то есть для довольно тяжелых кирпичных и каменных 2-3-этажных строений. При легких стенах из бруса, обшиваемого деревянного каркаса, вспененного бетона нагрузка составляет лишь 40-100 кН/пог. м. А значит, силы прилегающих слоев грунта, действующие на фундамент при пучении, могут все равно вызвать его деформацию, но уже за счет сил трения. Кроме того, в случае нетяжелых домов несущая способность глубокого фундамента зачастую используется лишь на 10-20%, то есть 80-90% материалов и средств, вкладываемых в работы нулевого цикла, расходуются впустую.
Все типы грунтов принято разделять на две большие группы:
- грунты пучинистые;
- грунты непучинистые.
К пучинистым относят глинистый, песчаный пылеватый и мелкий, а также крупнообломочные, содержание глинистого заполнителя в котором превышает 15%. Песчаный пылеватый грунт с высокой влажностью называют плывуном и не используют в качестве основания из-за его низкой несущей способности. Крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средние, не содержащие глинистых фракций, считаются непучинистыми при любом уровне грунтовых вод (УВГ). В случае строительства на пучинистом грунте всегда руководствуются нормативной (расчетной) глубиной промерзания.
Грунты оснований зданий и сооружений подразделяют на четыре основные группы: скальные, крупнообломочные, песчаные и глинистые.
Скальные грунты - извержённые, метаморфические и осалочные породы с жёсткими связями между зёрнами (спаянные и сцементированные), залегающие ввиде сплошного или трещиноватого массива. Если грунты скальные, то они прочны, не сжимаются, водоустойчивы и морозостойки (если они без трещин и пустот), не размываются и, следовательно, не вспучиваются. На них можно закладывать фундамент - цоколь - непосредственно по выровненной поверхности. Такие грунты под коттеджи встречаются очень редко.
Крупнообломочные грунты - несцементированные грунты, содержащие более 50% по массе обломков кристалических и осадочных пород с частицами размерами более 2 мм (щебень, галька, гравий, валуны). Они являются хорошим основанием, если они лежат плотным слоем, и не подвержены размыванию:
- Гравий (дресва) – зерна размером от горошины до мелкого ореха (от 2 до 40мм) составляют больше половины по массе. Между ними более мелкое заполнение. Гравий имеет частично окатанные формы, дресва – с острыми краями.
- Галька (щебень) – зерна размером больше ореха (от 40 до 100 мм) составляют более половины по массе. Между ними – мелкое заполнение. Галька – окатанной формы, щебень – остроугольной.
- Валуны - размер в диаметре более 100мм.
Песчаные грунты - сыпучие в сухом состоянии грунты, содержащие менее 50% по массе частиц крупнее 2мм и не обладающие свойством пластичности, в основном состоят из частиц крупностью от 0,05 до 2 мм и различаются на гравелистые, крупные, средней крупности и пылеватые. Чем крупнее и чище песок, тем большую нагрузку он может нести и при достаточной мощности и равномерной плотности слоя представляет хорошее основание для зданий.
- Песок пылеватый напоминает пыль или жесткую муку типа крупчатой, отдельные зерна в массе трудно различимы (от 0,005 до 0,05 мм).
- Песок мелкий имеет зерна, слабо различимые глазом, песок средней крупности, в основной массе имеет зерна размером с просяное.
- Крупный песок имеет большое количество зерен размером с гречневую крупу.
Крупнообломочные и песчаные грунты (кроме пылеватых с крупностью частиц от 0,05 мм) имеют хорошую, большую водопроницаемость и поэтому не выпучиваются при замерзании. В связи с этим независимо от уровня зимнего стояния грунтовых вод и глубины промерзания фундаменты при непучинистых песчаных и крупнообломочных грунтах следует закладывать на небольшую глубину, но не менее 0,5 м от поверхности спланированной земли. При определении уровня стояния грунтовых вод следует учитывать, что летом и весной он значительно повышается, а зимой понижается.
Глинистые грунты - связаные пластичные грунты (в основном смесь песка и глины) содержат очень мелкие частицы (меньше 0,005 мм), имеющие в большинстве чешуйчатую форму и тонкие многочисленные капилляры, которые легко всасывают воду. В большинстве случаев глинистые грунты легко увлажняются и разжижаются, при промерзании происходит увеличение их объема - пучение. Глина в сухом состоянии твердая в кусках, во влажном – вязкая, пластичная, липкая, мажется. При растирании между пальцами песчаных частиц не чувствуется, комочки раздавливаются очень трудно, песчинок не видно.При скатывании в сыром состоянии образуется в длинный шнур диаметром менее 0,5 мм; а при сдавливании шарик превращается в лепешку, не трескаясь по краям; при резке ножом в сыром состоянии имеет гладкую поверхность, на которой не видно песчинок.
Пылевато-песчаные грунты с примесью очень мелких глинистых частиц, разжиженные водой, называют плывунами. Они не пригодны для использования в качестве естественного основания, так как имеют большую подвижность и очень низкую несущую способность.
Суглинком называется грунт, при наличии в смеси от 10 до 30% глинистых частиц, комья и куски в сухом состоянии менее тверды, при ударе рассыпаются на мелкие куски, во влажном состоянии имеют слабую пластичностьилипкость; при растирании чувствуются песчаные частицы, комочки раздавливаются легче, ясно видны песчинки на фоне тонкого порошка; при скатывании в сыром состоянии длинного шнура не получается, он рвется; шар, скатанный в сыром состоянии, при сдавливании образует лепешку с трещинами по краям.
Супесью называется грунт, при наличии от 3 до 10% глинистых частиц . Супесь – в сухом состоянии комья легко рассыпаются и крошатся от удара, непластична, преобладают песчаные частицы, комочки раздавливаются без удара, почти не скатываются в шнур; шар, скатанный в сыром состоянии, при легком давлении рассыпается.
В таких грунтах глубину заложения фундаментов определяют исходя из глубины промерзания грунта и уровня стояния грунтовых вод в период замерзания. При низком уровне стояния грунтовых вод (ниже глубины промерзания на 2 м и более) почва имеет малую влажность и глубину заложения фундаментов можно устраивать близко от поверхности земли, но не менее 0,5 м.
Если расстояние от спланированной поверхности земли до уровня грунтовых вод меньше глубины промерзания, то подошву фундамента следует закладывать на глубину промерзания или даже на 0,1 м глубже. Глубину заложения фундаментов внутренних стен, колонн и перегородок в регулярно отапливаемых зданиях (с температурой помещений не ниже +10°С) можно принимать равной 0,5 м, независимо от глубины промерзания грунтов.
Расчетную глубину промерзания под фундаменты наружных стен регулярно отапливаемых зданий уменьшают по сравнению с ее нормативным значением: на 30% - при полах на грунте; на 20% - при полах на лагах по кирпичным столбикам и на 10% - при полах на балках.
Так что не экономьте копейки, проверьте грунты. Как правило, отбор грунта осуществляется с помощью ручного зонда в шурфах глубиной до 5 м для малоэтажного деревянного дома и до 7-10 м - для кирпичного или каменного. Шурфов требуется не менее четырех (в первую очередь по углам будущего строения).
Всякий грунт состоит из отдельных частиц, и чем меньше между собой связаны эти элементы, тем легче разрабатывается грунт.
Приближенно можно разделить все грунты на следующие 5 групп по степени их связанности:
Характеристика важнейших грунтов
I. Рыхлые, сыпучие грунты
— получились от разрушения ветром и водой скалистых грунтов.
К сыпучим грунтам относятся:
— Песок. Частицы песка не связаны между собой. Чистый, сухой песок растекается, если его сыпать кучей.
Пески в зависимости от своего происхождения бывают горные, овражные, речные или морские. Горные и овражные пески состоят из отдельных неровных песчинок с острыми краями. Речной и морской пески имеют округленные гладкие песчинки.
По крупности отдельных зерен различают:
— мелкий песок – преобладают зерна величиной до 0,5 мм;
— средний песок – преобладают зерна от 0,5 до 1 мм;
— крупный песок – преобладают зерна от 1 до 3 мм;
Гравий – это смесь окатанных камешков размерами в поперечнике от 3 до 40 мм, не связанных между собой.
Крупный гравий, состоящий из камешков от 40 до 120 мм в поперечнике, называется галькой .
К рыхлым и сыпучим грунтам относится также супесок , состоящий из песка с примесью глины в количестве 3-10 % от общего объема.
II. Растительные грунты
К растительным грунтам относятся все поверхностные грунты с наличием в них остатков сгнивших растений (перегноя), например чернозем и торф. Растительные грунты легко разрыхляются и размываются водой, легко впитывают в себя воду и при насыщении водой расплываются, обращаясь в грязь.
III. Плотные и вязкие грунты.
К плотным, вязким грунтам относятся глины и суглинки. Глина – это грунт, состоящий из очень мелких частиц, плотно связанных между собой.
Глина по степени плотности разделяется на тяжелую (плотную) и легкую глины.
Основное свойство глины состоит в том, что при насыщении водой она сильно разбухает и значительно увеличивается в объеме. Наряду с этим глина является почти водонепроницаемым грунтом, так как вода через глину почти не проходит.
При высыхании и под давлением глина сжимается (дает осадку). По мере уменьшения влажности в глине увеличивается сцепление частиц между собой, и она постепенно превращается в твердую массу, с трудом поддающуюся разработке инструментом.
Глины с примесью песка называются суглинками . Различаются легкие суглинки – грунт, содержащий 10-20% глины, и тяжелые суглинки, содержащие 20-30% глины.
IV. Твердые, скальные грунты
Грунты твердые, скальные могут быть различного характера. Обычно различают:
- мягкую и слоистую скалу, разрабатываемую киркой, ломом, клиньями;
- твердую (плотную) скалу, разрабатываемую только с помощью взрывчатых веществ.
V. Разжиженные грунты
К разжиженным грунтам относится так называемый плывун . Плывун – это песчано-глинистый или пылевато-песчаный грунт, состоящий из очень мелких частиц и обычно сильно насыщенный водой. Плывун растекается и в откосе не держится.
Классификация грунтов
Принято разделять грунты по степени трудности их разработки на 7 категорий, указанных в таблице снизу:
| Категория
грунта |
Наименование грунта | Вес 1 куб. м грунта в плотном теле | Способ разработки и инструмент | Степень трудности разработки грунта |
| Пески |
Разрабатываются подборными лопатами и заступами |
|||
| Супески | ||||
| Растительный грунт | ||||
| Чернозем | ||||
| Торф без корней | ||||
| Легкие лессовидные суглинки |
Разрабатывается лопатами с незначительным киркованием |
|||
| Гравий мелкий и средний до 15 мм | ||||
| Плотный растительный грунт | ||||
| Торф и растительный грунт с корнями | ||||
| Песок и растительный грунт с щебнем | ||||
| Насыпной слежавшийся грунт с щебнем | ||||
| Супесок с примесью щебня | ||||
| Жирная глина |
Разрабатываются заступами со сплошным киркованием |
|||
| Тяжелые суглинки | ||||
| Гравий крупный и галька при величине зерен от 15 до 40 мм и щебень | ||||
| Растительная земля или торф с корнями деревьев | ||||
| Тяжелая ломовая глина |
Разрабатывается заступом со сплошным применением кирок, лома или клина и молота |
|||
| Жирная глина и тяжелые суглинки с примесью щебня, гальки, строймусора и булыг весом до 10 кг | ||||
| Крупная галька размером до 90 см чистая или с примесью булыг весом до 10 кг | ||||
| Скальные грунты (мягкие) |
Разрабатываются частично вручную ударными инструментами и взрывами |
|||
| Скальные грунты (плотные) |
Разрабатываются взрывами |
|||
| Плывун |
Разрабатывается совковыми лопатами, ведрами и черпаками |
Степень трудности разработки показывает, что если в грунте I категории на разработку 1 куб. м грунта затрачивается время, равное единице, то в грунте, например, IV категории для разработки 1 куб. м грунта потребуется времени в 2 раза больше.
Зимой из-за промерзания грунтов трудность разработки большинства грунтов сильно возрастает. Происходит это оттого, что вода, находившаяся в грунте, при замерзании сильно связывает его частицы. Для работы зимой существует особая классификация грунтов, приводимая в таблице снизу.
Трудность разработки скальных грунтов от времени года не зависит, а плывун зимой обычно даже легче разрабатывать, чем летом.
Глубина промерзания зависит от ряда условий. Чем меньше снега, чем длиннее зима, чем больше мороз, тем глубже промерзает грунт.
Чем глубже промерзает грунт, тем труднее его разрабатывать.
|
I группа Грунты, требующие разрыхления применения кирки и частичного лома |
II группа Грунты, требующие для их разрыхления обязательного применения лома и частично клина с молотом |
||
| При глубине промерзания в м | Категория грунтов |
При глубине промерзания в м |
|
| До 0,75 | I. | Более 0,75 | |
| II. | |||
| III. (за исключением тяжелого суглинка и жирной чистой глины) | 0,75 | ||
| IV. (плывун) | |||
|
III группа Грунты, не поддающиеся разработке ломом и требующие применения клина с молотом или взрывных работ |
IV группа Грунты, не поддающиеся или крайне трудно поддающиеся разработке клином с молотом и требующие применения взрывных работ |
||
| При глубине промерзания в м | Категория грунтов |
При глубине промерзания в м |
|
| Более 0,75 | |||
| III (за исключением суглинка и чистой жирной глины) | |||
| IV (плывун) | Более 0,75 | IV, а также тяжелый суглинок и чистая жирная глина |
Независимо от глубины промерзания |
Даем наибольшую величину промерзания грунтов для некоторых местностей России и Украины:
- Москва — 1,6 м
- Челябинск — 2,4 м
- Одесса — 0,8 м
- Киев — 1,0
Данные максимально приближены к реальным. Источником служат технические материалы техникумов утвержденных ГУУЗ.
Основные свойства грунтов
Основные свойства грунтов: объемный вес, способность грунта держать откос и разрыхляемость.
Объемным весом называется 1 кубический метро грунта в плотном теле и в состоянии естественной влажности, т.е. в том состоятнии, в каком грунт находится в земле. Объемный вес важнейших грунтов указан в первой таблице данной статьи.
Если взять сухой грунт и свободно насыпать его кучей на горизонтальную поверхность, то частицы его образуют некоторые откосы. В этом случае говорят, что грунт имеет естественный откос. Угол, под которым располагается такой откос по отношению к горизонтальной поверхности, называется углом естественного откоса и измеряется в градусах.
Величины этих углов зависят от степени влажности грунта. Чем прочнее связь между отдельными частицами грунта, тем более крутой откоса может держать грунт. Некоторые грунты могут держать вертикальный откос (скала, сухой суглинок и др.), другие же осыпаются, образуя пологий откос (песок, гравий, супесок).
В таблице снизу даны значения величины углов естественного откоса для различных грунтов:
|
Наименование грунтов |
Угол естественного откоса в градусах |
||
|
Сухой грунт |
Влажный грунт |
Мокрый грунт |
|
| Гравий | |||
| Песок крупный | |||
| Песок средний | |||
| Песок мелкий | |||
| Суглинок | |||
| Растительная земля | |||
|
Торф без корней |
40 | 25 | |
Грунт, вынутый из земли, разрыхляется, т.е. объем его увеличивается, потому что в разрыхленном грунте образуется больше пустот, чем было раньше, когда он находился в плотном состоянии (в плотном теле).
Различаю первоначальное и остаточное разрыхление грунта. Если грунт только что выброшен из выемки, он имеет первоначальное разрыхление.
С течением времени этот выброшенный грунт уплотняется, однако он никогда не достигает плотности, какая была у него до разработки. Небольшое увеличение его объема (коэффициент разрыхления) все же останется. Это разрыхление, остающееся после окончательного уплотнения грунта, называется остаточным разрыхлением.
И первоначальное и остаточное разрыхление измеряется в процентах увеличения объема грунта по отношению к объему его в плотном теле (до разработки).
В таблице снизу приведены значения процента первоначального и остаточного разрыхления для различных грунтов.
Первоначальное и остаточное разрыхление грунтов
Например. Необходимо вычислить, насколько увеличился объем 100 куб. м глины при ее разрыхлении. По таблице находим, что процент первоначального увеличения объема будет от 24 до 30. Примем его в среднем равным 27%. Процент остаточного разрыхления равен примерно 4-7, или в среднем 6%. Тогда первоначальный объем выброшенной из котлована глины будет равен: 100+100*27/100 = 127 кубических метров Остаточный объем после окончательного уплотнения насыпанного грунта будет: 100+100*6/100= 106 кубических метров грунта.
