Техногенный грунт в строительстве

Техногенный грунт: классификация и характеристики

Техногенные грунты – это естественные грунты и почвы, которые подверглись изменению и перемещению в результате производственной и хозяйственной деятельности человека. Такой материал также называют искусственным грунтом. Изготавливают его для промышленных нужд, а также для благоустройства городских территорий.

Предназначение искусственного грунта

Техногенные грунты часто используют в качестве основания жилых, инженерных и промышленных построек. Также из данного материала сооружают железнодорожные насыпи и земляные плотины.

Как правило, объемы строительства на техногенных грунтах измеряются сотнями миллиардов кубических метров.

Инженерно-геологические свойства грунта

Характеристики грунта определяются составом его материнской породы или отходов, полученных в ходе его обработки. Также инженерно-геологические свойства техногенного грунта можно определить характером воздействия на него человека. Чтобы специалисты смогли безошибочно определить характеристики добытого строительного материала, был создан ГОСТ под номером 25100-95. Он называется «Грунты и их классификация». В данном документе материал для постройки инженерных сооружений (насыпей и фундаментов зданий) выделен в отдельный класс.

Классификация техногенных грунтов состоит из нескольких групп:

Также класс техногенных грунтов определяется делением его на типы и виды. Подразделяют по вещественному составу, наименованию, воздействию, происхождению, условию образования и прочим условиям. Многие специалисты считают, что существующая классификация техногенных насыпных грунтов имеет ряд недостатков и требует некоторых уточнений.

Культурные слои

Культурными слоями называют образования своеобразного состава, обусловленного геологическими условиями местности, где залегает материал. Он определяется характером хозяйственной деятельности. Такой техногенный грунт имеет неоднородный состав по вертикали и площади. В современном мире его активно используют в строительстве.

Чтобы добыть культурный слой, который залегает на несколько сотен метров в глубине земли, требуется разработать способ инженерно-геологического изыскания. Во время проведения таких работ от инженеров потребуется организовать места для сбора строительного мусора, а также бытовых и производственных отходов. Стоит учесть, что проведение таких работ на территории старых кладбищ и скотомогильников строго запрещено российским законодательством.

Перемещенные природные образования

Природными перемещенными образованиями называют такие грунты, которые были изъяты из мест его естественного залегания, а затем подверглись частичной производственной переработке. Данный строительный материал формируется из дисперсных связных и несвязных грунтов.

Скальные и полускальные породы сначала дробят на станках, а затем перемещают их уже как дисперсные крупнообломочные грунты. Также поступают и с мерзлыми горными породами. По способу укладки перемещенные образования разделяют на намывные и насыпные. В свою очередь насыпные грунты в зависимости от природы образования подразделяются на планомерно и непланомерно отсыпные. Также их делят в зависимости от применения на строительные и промышленные.

Благодаря прочностным характеристикам техногенных грунтов их используют для строительства автомобильных и железнодорожных насыпей. Также данный материал используют для возведения плотин, дамб, оснований для зданий.

Особенности грунтов

К инженерно-геологическим особенностям техногенных грунтов, используемых в строительстве насыпей и отвалов, относят:

В зависимости от литологического состава специалисты делят насыпи на два вида: однородные и неоднородные. Данный фактор изменчив и зависит от естественного фракционирования данного стройматериала в процессе отсыпки. При этом мелкие фракции обычно концентрируются в верхней части насыпи, а крупные – в нижней. Так происходит в результате использования разнородных по составу стройматериалов.

Прочность грунта

Прочностные характеристики насыпных техногенных грунтов определяют, учитывая условия формирования откосов. При расчетах устойчивости насыпи инженерам необходимо учитывать незавершенность уплотнения грунтовой массы, которая оценивается уже после проведения сдвиговых испытаний.

Максимальная плотность техногенного грунта, который используется для сооружения насыпей, достигается по истечении нескольких лет и зависит от вида используемого материала. К примеру, супесчано-песчаные грунты с примесями из торфа уплотняются в течении 2-4 лет с момента завершения строительства. Суглинки и глины достигают максимальной плотности в течение 8-12 лет. Насыпи из супеси и пески средней и мелкой фракции уплотняются в течение 2-6 лет.

Намывной грунт

Намывной техногенный грунт создается с помощью гидромеханизации с использованием системы трубопроводов. В процессе строительства специалисты выполняют организованные и неорганизованные намывы. Первые необходимы для инженерно-строительных целей. Их сооружают уже с заранее заданными свойствами. С помощью таких сооружений намывают плотные толщи песка, плотины и дамбы, рассчитанные на средний напор воды.

Неорганизованные намывы служат для перемещения грунтовых пород, чтобы освободить земельный участок для дальнейшего проведения работ, таких как добыча природных строительных материалов и других полезных ископаемых.

Возведение грунтовых сооружений и освобождение территорий гидромеханизацией включает в себя несколько этапов:

Свойства намывного стройматериала

Инженерно-геологические свойства намывных грунтов определяются их составом и физико-химическим взаимодействием его отдельных частиц с водой. Состав техногенного грунта, который используется в строительстве, зависит от места его добычи в естественных условиях, а также способов работ, связанных со строительством и намывом данного стройматериала.

Свойства намывного грунта зависят прежде всего от физико-географических факторов, таких как рельеф участка и климата в месте добывания стройматериала. Также специалисты учитывают состояние и свойства основания намывного сооружения, построенного из этой породы.

Состав намывного грунта

Состав органических веществ в намывном грунте определяет время приобретения его физико-механических свойств. В процессе намыва смесь разделяется на фракции. Крупные частницы концентрируются в большинстве своем возле выпуска гидросмеси, в том месте, где сформирована приоткосная зона. Тонкопесчаные частицы располагаются в промежуточной зоне, а тонкие, состоящие в основном из глины, формируют прудковую зону.

Инженеры разделяют несколько стадий формирования свойств намывных грунтов:

Строительство зданий на техногенном грунте

Если выяснится, что насыпь не имеет достаточной прочности, которая требуется для дальнейшего строительства, построенный объект необходимо дорабатывать несколькими способами:

Если в местах строительства периодически идут сильные осадки, строителям необходимо проводить конструктивные мероприятия, которые будут направлены на повышение прочности всего сооружения, в том числе дорог, зданий. Необходимо проводить мероприятия по усилению фундамента, чтобы предотвратить неравномерную деформацию бетона.

Источник

Техногенные грунты

Техногенные грунты —это естествен­ные(природные) грунты, измененные и перемещенные в результа­те производственной и хозяйственной деятельности человека, и ан­тропогенные образования.Под антропогенными образованиямипонимают твердые отходы производственной и хозяйственно-быто­вой деятельности человека, в результате которой произошло корен­ное изменение состава, структуры и текстуры природного минераль­ного или органического сырья.

Техногенные грунты используют в качестве оснований зданий исооружений или среды для размещения в них городских коммуни­кационных сетей и других сооружений, но главным образом как материал для отсыпки насыпей, дамб, земляных плотин и т. д.

Понятие «техногенные грунты» объединяет весьма разнородные по происхождению, составу, строению и свойствам грунты. Среди важнейших специфических особенностейтехногенных грунтов, от­рицательно влияющих на их инженерно-геологическую оценку, от­метим следующие:

—значительную неоднородность по составу и неравномерную сжимаемость;

—возможность самоуплотнения от собственного веса, особен­но при вибрационных воздействиях;

—повышенное содержание органического вещества в свалках и бытовых отходах и в связи с этим возможность образования токсичных газов (метана и др.);

—склонность к самовозгоранию пустой породы, образующейся при разработке угля;

распад, разложение и другие физико-химические преобразо­вания (для шлаков, зол и шламов).

Классификация техногенных грунтов. Внастоящее время к тех­ногенным грунтам относят: 1) природные грунты, измененные в ус­ловиях естественного залегания; 2) природные грунты, перемещен­ные с мест естественного залегания в процессе строительной или иной производственной деятельности; 3) антропогенные образова­ния.

Природные грунты, измененные в условиях естественного за­легания.Этот тип техногенных грунтов создают целенаправленно в соответствии с запросами строительства с помощью различных фи­зических и физико-химических воздействий. К физическим воздей­ствиям относится уплотнение катками, тяжелыми трамбовками, вибрацией и т. д. Помимо этих воздействий, уплотняющих диспер­сные грунты с поверхности, применяют также глубинные физичес­кие воздействия (камуфлетные взрывы, электроосмос, заморажива­ние, грунтовые сваи и др.). С помощью этих работ повышают проч­ность природных грунтов, снижают их сжимаемость и водопрони­цаемость.

К физико-химическим воздействиям относятся весьма широко используемые в строительстве цементация, силикатизация, битуми­зация, глинизация, обжиг и другие методы. Все они способствуют закреплению грунтов как дисперсных, так и скальных и улучшению их свойств. Природные грунты, уплотненные или закрепленные ука­занными выше методами технической мелиорации, называют еще улучшенными.

Природные грунты, перемещенные с мест естественного зале­гания. Кэтому типу относят грунты, перемещенные с помощью транспортных средств, взрыва (насыпные грунты) или с помощью средств гидромеханизации (намывные грунты).

Насыпные грунты по технологии своего образования под­разделяются на планомерно и непланомерно отсыпанные.

К первым относят насыпи, возведенные по специальному про­екту из однородных грунтов с уплотнением до заданной по проекту плотности. Ко вторым относят отвалы и свалки различного вида грунтов, полученные при разработке карьеров и подземных вырабо­ток, срезке площадей при планировке, в процессе вскрышных работ и т. д.

По степени уплотнения от собственного веса различают насып­ные грунты слежавшиеся (процесс самоуплотнения закончился) и неслежавшиеся (процесс самоуплотнения продолжается)

Насыпные грунты (особенно неслежавшиеся) характеризуются по­вышенной сжимаемостью.

Намывные грунты создают с помощью средств гидромеха­низации при строительстве в поймах крупных рек, на побережьях морских заливов и др. Для намыва обычно используются пески. Прочностные и деформационные характеристики устанавливают с учетом времени, прошедшего после окончания намыва. Следует помнить, что намывные грунты обычно проходят стадии уплотне­ния, упрочнения и лишь затем переходят в стабилизированное со­стояние. На намывных грунтах воздвигают крупные стадионы и другие сооружения, ведут жилищное строительство (например, в г. Санкт-Петербурге, вблизи Финского залива).

Антропогенные образованияподразделяются на промышленные и бытовые отходы.

Промышленные отходы образуются в результате терми­ческой и химической обработки природных образований (золы, золошлаки, шлаки, шламы и др.). Содержание органических веществ в них обычно не превышает 5 %. Промышленные отходы занимают огромные площади и, «попадая на поверхность земли, становятся как бы ее составной частью» (Сергеев, 1983).

Бытовые отходы представлены обычно в виде свалок, кото­рые формируются в результате неорганизованной отсыпки отходов без уплотнения и изоляции. Как правило, свалки характеризуются повышенным содержанием органических веществ. Поэтому при инженерно-геологической оценке бытовых отходов, помимо опре­деления их генезиса и мощности, степени завершенности процессов самоуплотнения, показателей состава и свойств, следует определять содержание и состояние органических веществ. Это необходимо в связи с возможным накоплением в грунтах метана, образующегося вследствие анаэробного разложения органических веществ.

Помимо свалок среди антропогенных бытовых отходов выделя­ют культурные слои,т. е. толщи горных пород с остатками культурно-хозяйственной деятельности человека. Распространены они на территориях городов и крупных поселков и имеют мощность от 0,1 — 0,5 до 20—30 и более метров. Отличительная особенность культур­ного слоя — наличие в его составе битого кирпича, керамической плитки, органических включений, золы и другого хозяйственного и строительного мусора, накопленного в течение многих лет, десяти­летий и столетий.

Культурный слой весьма неоднороден по составу и свойствам, и если древние его накопления уже уплотнились и достаточно проч­ны, то современный культурный слой при использовании его в ка­честве основания требует уплотнения и закрепления его методами технической мелиорации.

Строительство на техногенных грунтах.Все работы по их использованию в строительстве, в частности при отсыпке или намывке, должны осу­ществляться при надлежащем геотехническом контроле.

При недостаточной несущей способности техногенных грунтов их следует уплотнять с помощью катков, тяжелых трамбовок, виб­рационных машин, а также грунтовыми сваями, энергией взрыва, гидровиброуплотнителями (глубинное уплотнение). В ряде случаев (при соответствующем инженерно-геологическом обосновании) на­дежнее и экономически целесообразнее прорезка всей толщи техно­генных грунтов глубокими фундаментами с опорой на малосжимаемые подстилающие грунты.

При возможных больших и неравномерных осадках следует приме­нять и конструктивные мероприятия, для повышения прочности и жес­ткости зданий и приспособления их к неравномерным деформациям.

Дата добавления: 2014-01-04 ; Просмотров: 20595 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник