Типы грунтов и фундамент
Прежде чем начинать любое строительство необходимо произвести оценку грунта еще на этапе проектирования. Определение грунта даст возможность выбрать правильный фундамент, который станет надежной основой будущего строения.
Важность определения грунта
Одной из самых ответственных частей здания является фундамент – основание, которое воспринимает на себя всю нагрузку надземной конструкции. Нижняя часть основания, называемая подошвой, укладывается на поверхность грунта, который должен быть достаточно прочным, чтобы выдержать всю нагрузку.
Грунт может быть как однородным, так и неоднородным, то есть состоять из нескольких типов. Грунтовое основание может быть природным, если имеет прочность, или искусственным, если требует предварительного уплотнения.
При определении грунта, необходимо выявить пролегают ли в месте предполагаемого строительство пучинистые почвы, которые могут стать причиной разрушения фундамента и самого дома. Известно, что при замерзании, вода, превращаясь в лед, расширяется и может «разорвать» конструкцию. Поэтому необходимо обязательно определять тип грунта и степень его промерзания. Глубина промерзания зависит от местности и региона, толщины снега и высоты над уровнем моря.
Типы грунта
Высокопрочные скальные грунты – это изверженные и метаморфические породы, которые залегают одним или несколькими слоями. Однослойный скальный грунт является одним из самых благоприятных для строительства, так как благодаря своей прочности может заменить фундамент. Если же имеются разломы и трещины, тогда потребуется провести дополнительные работы по укреплению основы грунта. Скальный грунт зачастую состоит из кварца, гранита и других высокопрочных пород не подверженных влиянию влаги и воды.
Песчаные грунты разделены на несколько типов и каждый из них имеет свои особенности. Пылеватый – самый неблагонадежный грунт для строительства, так как при намокании напоминает глину. Около 75% частиц имеют размеры менее 0.1 мм.
Песчаный грунт мелкого типа имеет низкую несущую способность и не способен удерживать влагу. Поэтому при строительстве фундамента на таком грунте необходимо производить гидроизолирование котлована при помощи пленки.
Песчаный грунт, половина которого содержит частицы более 0.25 мм, является отличным основанием для строительства здания, так как обладает хорошими несущими показателями. Не менее идеальным является гравелистый грунт из песка, который в основном состоит из частиц, размером более 2 мм.
Глинистый грунт не надежен для строительства, так как имеет длительный процесс сжатия, по сравнению с предыдущим грунтом. Несущая способность неустойчива, так как в сухом состоянии глина может выдерживать большие нагрузки, а в мокром (пластичном) нет. Мокрый глинистый грунт напоминает пластилин, который не является надежным основанием для заливки фундамента. Среди недостатков стоит упомянуть, что глина способна сжиматься при нагрузках, размываться под воздействием подземных вод, а при замерзании пучится. Чтобы залить фундамент в таком грунте необходимо опуститься ниже уровня промерзания, а это не менее 1.5 метра.
Торфяники относятся к непригодным грунтам для строительства, и чтобы заложить фундамент и построить дом на торфяном грунте потребуется приложить немало финансовых и физических сил. Особенностью данного грунта является его неравномерное сжатие, быстрое насыщение влагой и вспучивание.
Плывуны очень подвижны, разжижаются и быстро насыщаются водой. Этот вид относят к мелкозернистым грунтам и супеси, которые не являются идеальной основой для строительства. При строительстве дома на такой земле потребуются дополнительные затраты на заливку фундамента – это трамбовка основания, замена грунтового слоя и обязательно армирование.
Современные технологии позволяют производить строительство в любом месте, конечно же, это требует дополнительных расходов. Поэтому если вы не планируете превышать лимит, выбирайте участки с благоприятным для строительства грунтом
Грунты, виды, характеристика
Виды грунтов
Грунты, используемые в качестве оснований зданий и сооружений, подразделяются на:
Глинистые грунты
Глинистые грунты — это связанные грунты, для которых число пластичности Jp больше или равно 0,01. По содержанию песчаных частиц и числа пластичности глинистые грунты подразделяются на супесь, суглинок, глину (табл. I).
Числом пластичности называют разницу между влажностью на границе текучести и влажностью на границе раскатывания в долях единицы.
Глинистые грунты в зависимости от их плотности и влажности могут находиться в различном состоянии, которое характеризуется показателем консистенций J 1 (табл. 2).
Среди глинистых грунтов должны быть выделены:
К илам относятся глинистые грунты в начальной стадии своего формирования, образовавшиеся как структурный осадок в воде при наличии микробиологических процессов и имеющие в природном сложении влажность, превышающую влажность на границе текучести, и коэффициент пористости, превышающий значения для супесчаного ила е > 0,9, для суглинистого ила е ≥ 1,0, для глинистого ила е ≥ 1,5.
Илы выделяются среди глинистых грунтов в особую группу, так как в строительном отношении они являются неблагоприятными грунтами, т. е. строить на них нецелесообразно.
К просадочным грунтам относятся глинистые грунты, которые под воздействием внешней нагрузки или собственнрго веса при замачивании водой дают дополнительную осадку (просадку).
При предварительной оценке к просадочным обычно относятся лессы и лессовидные грунты.
В зависимости от просадки и собственного веса при замачивании просадочные грунты подразделяются на два типа:
К набухающим (пучинистым) грунтам относятся :глинистые грунты, которые при замачивании водой или химическими растворами увеличиваются в объеме.
Набухающие грунты в зависимости от величины относительного набухания без нагрузки в компрессионном приборе подразделяются на:
слабонабухающие, если 0,0404 ≤ δн ≤ 0,08;
средненабухающие, если 0,08 сильнонабухающие, если δн > 0,12.
Песчаные грунты
Песчаные грунты — это сыпучие в сухом состоянии грунты, содержащие менее 50% по весу частиц крупнее 2 мм и не обладающие свойством пластичности.
В зависимости от крупности частиц они подразделяются на пять групп, табл. 3.
По степени влажности песчаные грунты подразделяются на три группы, табл.4.
По степени плотности их сложения песчаные грунты в зависимости от коэффициента пористости подразделяются на три группы, табл. 5.
Крупнообломочные грунты
Крупнообломочные грунты — это несцементированные грунты, содержащие более 50% по весу обломков кристаллических и осадочных пород с размерами частиц более 2 мм. В зависимости от крупности частиц они подразделяются на три группы, табл. 6.
По степени влажности крупнообломочные грунты подразделяются на маловлажные, влажные, насыщенные водой, табл. 7.
Скальные грунты
Скальные грунты — это изверженные, метаморфические и осадочные породы с жесткими связями между зернами (спаенные и сцементированные), залегающие в виде сплошного или трещиноватого массива. Скальные грунты подразделяются на магматические, метаморфические, осадочные табл. 8.
Магматические, метаморфические, а также осадочные сцементированные породы с кремнистым цементом (кремнистые конгломераты, брекчии, песчаники, известняки, опоки) не растворяются в воде.
К растворимым относятся следующие скальные породы:
В результате фильтрации воды-через трещины в растворимых скальных породах возможно образование карстовых полостей.
Заторфованные грунты
Заторфованные грунты различаются между собой по степени заторфованности табл. 9.
Улучшить свойства грунтов можно проведением следующих мероприятий:
Виды грунтов и их характеристики
Физические свойства грунтов, лежащих в основании, исследуют с точки зрения их способности нести нагрузку дома через его фундамент.
Физические свойства грунта меняются в зависимости от внешней среды. На них влияет: влажность, температура, плотность, неоднородность и многое другое, поэтому для оценки технической пригодности грунтов будем исследовать их свойства, которые неизменны и которые могут меняются при изменении внешней среды:
Грунты: типы и свойства
Грунты разделяют на три класса: скальные, дисперсионные и мерзлые (ГОСТ 25100-2011).
По строению и составу грунты разделяют на:
В основном встречаются разновидности песчаных и глинистых разновидностей, которые весьма разнообразны как по крупности частиц, так и по физико-механическим свойствам.
По степени залегания грунты делятся на:
В зависимости от типа грунта основание может быть расположено в разных слоях грунта.
Верхние слои грунта подвергаются атмосферному воздействию (намокание и высыхание, выветривание, замерзание и оттаивание). Такое воздействие изменяет состояние грунта, его физические свойства и уменьшает противодействие нагрузкам. Исключением являются только скальные грунты и конгломераты.
Поэтому основание дома необходимо располагать на глубине с достаточными несущими характеристиками грунта.
Классификация грунтов по размеру частиц определена ГОСТом 12536
| Частицы | Фракции | Размер, мм | |
| Крупные обломки | |||
| Валуны*, глыбы | крупные | > 800 | |
| средней крупности | 400-800 | ||
| мелкие | 200-400 | ||
| Галька*, щебень | крупные | 100-200 | |
| средней крупности | 60-100 | ||
| мелкие | 10-60 | ||
| Гравий*, дресва | крупные | 4-10 | |
| мелкие | 2-4 | ||
| Мелкие обломки | |||
| Песок | очень крупные | 1-2 | |
| крупные | 0,5-1 | ||
| средней крупности | 0,25-0,5 | ||
| мелкие | 0,1-0,25 | ||
| очень мелкие | 0,05-0,1 | ||
| Взвесь | |||
| Пыль (ил) | крупные | 0,01-0,05 | |
| мелкие | 0,002-0,01 | ||
| Коллоиды | |||
| Глина | 0,7 | е > 0,75 | е > 0,8 |
Степени влажности грунта
Грунты по степени влажности
| Грунт | Степень влажности | |||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Маловлажный | 0 Для установления способности грунта принимать пластичное состояние определяют влажность, характеризующую границы пластичного состояния грунта текучести и раскатывания. Граница раскатывания WP соответствует влажности, при которой грунт находится на границе перехода из твердого состояния в пластичное. При дальнейшем увеличении влажности (W > WP) грунт становится пластичным и начинает терять свою устойчивость под нагрузкой. Границу текучести и границу раскатывания называют также верхним и нижним пределами пластичности. Определив влажность на границе текучести и границе раскатывания, вычисляют число пластичности грунта IР. Число пластичности представляет собой интервал влажности, в пределах которого грунт находится в пластичном состоянии, и определяется как разность между границей текучести и границей раскатывания грунта: Чем больше число пластичности, тем более пластичен грунт. Минеральный и зерновой составы грунта, форма частиц и содержание глинистых минералов существенно влияют на границы пластичности и число пластичности. Деление грунтов по числу пластичности и процентному содержанию песчаных частиц приведено в таблице. Текучесть глинистых грунтов Показать текучести IL выражается в долях единицы и используется для оценки состояния (консистенции) пылевато-глинистых грунтов. Определяется расчетом из формулы: Показатель текучести для грунтов разной плотности
Скальные грунтыОни хорошо держат нагрузку на сжатие даже в водонасыщенном состоянии и при отрицательных температурах, а также не растворимы и не размягчаются в воде. Крупнообломочные грунтыПо гранулометрическому составу крупнообломочные грунты подразделяют на: Эти грунты являются хорошим основанием, если под ними расположен плотный слой. Они сжимаются незначительно и являются надежными основаниями. КонгломератыКак правило, несущая способность таких грунтов достаточно высокая и способна выдержать вес дома в несколько этажей. Хрящеватые грунтыОни не сжимаются и не размываются. В этом случае рекомендуется закладка фундамента с заглублением, как минимум, в 0,5 метра. Дисперсионные грунтыМинеральный дисперсионный грунт состоит из геологических элементов различного происхождения и определяется по физико-химическим свойствам и геометрическим размерам частиц его составляющим. Песчаные грунты
Песчанные грунты по крупности частиц могут быть: По плотности подразделяются на: Чем выше плотность, тем прочнее грунт. Сухой чистый (в особенности крупный) кварцевый песок может выдержать большие нагрузки. Чем крупнее и чище пески, тем большую нагрузку может выдержать слой основания из него. Гравелистые, крупные и средней крупности пески значительно уплотняются под нагрузкой, незначительно промерзают. Если пески залегают равномерно с достаточной плотностью и мощностью слоя, то такой грунт являются хорошей основой для фундамента и чем крупнее песок, тем большую нагрузку он может воспринимать. Рекомендуется закладка фундамента на глубине от 40 до 70 см. Мелкий песок, разжиженный водой, особенно с примесями глины и ила, в качестве основания ненадежен. Пылеватые пески (размер частиц от 0,005 до 0,05 мм) слабо держат нагрузку, как основание требуют укрепление. Супеси
Различают плывуны истинные и псевдоплывуны. Плывуны практически непригодны для использования в качестве оснований фундаментов. Глинистые грунты
По поглощенной воде глины и суглинки подразделяют на: Осадка зданий на глинистых грунтах, продолжается более длительное время, чем на песчаной почве. Глинистые грунты с песчаными прослойками легко разжижаются и поэтому обладают небольшой несущей способностью. Сухие, плотно слежавшиеся глинистые грунты с большой мощностью слоя выдерживают значительные нагрузки от сооружений, если под ними находятся устойчивые подстилающие слои. Глина, слежавшаяся в течение многих лет, считается хорошим основанием для фундамента дома. Но такое такая глина встречается редко, т.к. в природном состоянии практически никогда не бывает сухой. Капиллярный эффект, присутствующий в грунтах с мелкой структурой, приводит к тому, что глина практически всегда находится во влажном состоянии. Так же влага может проникать через песчаные примеси в глине, поэтому влагопоглощение у глины происходит неравномерно. Неоднородность влажности при замерзании грунта приводит к неравномерной пучинистости при отрицательных температурах, что может привести к деформации фундамента. Пучинистыми могут быть все виды глинистых грунтов, а также пылеватые и мелкие пески. Они могут размываться, разбухать, сжиматься, при замерзании вспучиваться. Фундаменты на таких грунтах строят ниже отметки промерзания. При наличии лессовых и илистых грунтов необходимо принять меры к укреплению основания. Глинистые грунты, обладающие в природном сложении видимыми невооруженным глазом порами, значительно превышающими скелет грунта, называют макропористыми. К макропористым грунтам относят лёссовые (более 50 % пылевидных частиц), наиболее распространенные на юге РФ и Дальнем Востоке. При наличии влаги лёссовидные грунты теряют устойчивость и размокают. СуглинкиПо своим свойствам они занимают промежуточное положение между глиной и песком. В зависимости от процентного содержания глины суглинки могут быть легкими, средними и тяжелыми.
В сухом состоянии такие грунты обладают значительной прочностью, но при увлажнении их грунт размягчается и резко уплотняется. В результате происходят значительные осадки, сильные перекосы и даже разрушения возведенных на нем сооружений, в особенности из кирпича. Таким образом, для того чтобы лессовидные грунты служили надежным основанием для сооружений, нужно полностью устранить возможность их замачивания. Для этого необходимо тщательно изучить режим грунтовых вод и горизонты их высшего и низшего стояния. Ил (илистые грунты)
Свойства илистых грунтов: Самым существенным явлением, возникающим в илистых грунтах под действием внешней нагрузки, как указывалось выше, является разрушение их структурных связей. Структурные связи в илах начинают разрушаться при относительно незначительных нагрузках, однако лишь при некоторой, вполне определенной для данного илистого грунта величине внешнего давления происходит лавинное (массовое) нарушение структурных связей, причем прочность илистого грунта резко снижается. Эта величина внешнего давления носит название «структурной прочности грунта». Если давление на илистый грунт меньше структурной прочности, то свойства его близки к свойствам твердого тела малой прочности, причем, как показывают соответствующие опыты, ни сжимаемость ила, ни его сопротивление сдвигу практически не зависят от природной влажности. При этом угол внутреннего трения илистого грунта мал, а сцепление имеет вполне определенную величину. Последовательность возведения фундаментов на илистых грунтах: Сапропель
В их состав входит большое количество растительных осадков. По количеству их содержания различают: Торфяники обычно сильно увлажнены, отличаются сильной неравномерной сжимаемостью и практически непригодны как основание. Чаще всего их заменяют на более пригодные основания, например, песчаные. Влажность грунтаИз-за капиллярного эффекта грунты с мелкой структурой (глина, пылеватые пески) находятся во влажном состоянии даже при низком уровне грунтовых вод. Поднятие воды может достигать: Условия для слабопучинистого грунта Относительно безопасные условия, чтобы грунт считался слабопучинистым, когда подземная вода расположена ниже расчетной глубины промерзания: Условия для среднепучинистого грунта Грунт можно отнести к категории среднепучинистой, когда подземная вода расположена ниже расчетной глубины промерзания: Условия для сильнопучинистого грунта Грунт будет сильнопучинистый, если уровень грунтовых вод будет выше, чем для среднепучинистых грунтов. Определение типа грунта на глазДаже далекий от геологии человек, сможет отличить глину от песка. Но определить на глаз долю глины и песка в грунте уже не каждый сможет. Какой грунт перед вами суглинок или супесь? И каков процент чистой глины и ила в таком грунте? Для начала обследуйте соседние жилые участки. Опыт создания фундамента соседей может дать полезную информацию. Покосившиеся заборы, деформации фундаментов при неглубоком их заложении и трещины в стенах таких домов говорят о пучинистых грунтах. Потом нужно взять пробу грунта со своего участка, желательно ближе к месту будущего дома. Некоторые советуют сделать ямку, но узкую ямку глубокой не выроешь, да и что с ней потом делать? Я предлагаю простой и очевидный вариант. Начните своё строительство с выкапывания ямы под септик. У вас получится колодец с достаточной глубиной (не менее 3 метров, можно больше) и шириной (не менее 1 метра), который дает кучу преимуществ: Только установите в колодец в ближайшее время бетонные кольца, чтобы колодец не осыпался от дождей. Определение грунта по внешнему видуСостояние сухой породы
Состояние влажной породы
| |||||||||||||||||||||||||||||
