- •4. Инженерное грунтоведение
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Основные категории состава, строения и состояния грунтов различного генезиса
- •4.3. Строение грунтов
- •4.4. Состояние грунтов
- •4.5. Классификация грунтов
- •Породы без жестких структурных связей а. Грунты связные (глинистые)
- •Б. Грунты сыпучие
- •В. Грунты особого состава (особые)
- •4.6. Физико-механические свойства грунтов
- •4.7. Методы определения свойств грунтов
- •4.8. Характеристика классов грунтов
- •На фундамент (б)и деформации здания от усадки грунта (в):
- •4.8. Техническая мелиорация грунтов
Породы без жестких структурных связей а. Грунты связные (глинистые)
Водостойкие (слаборазмягчаемые) – аргиллиты, мергели. У них малая сжимаемость, прочность невысокая.
Размягчаемые – глина, суглинок, супесь. Их прочность зависит от влажности и определяется консистенцией (густотой теста), по которой различают состояния: твердое, пластичное, текучее. По сжимаемости: слабо-, средне- и сильносжимаемые.
Глинистые грунты водонепроницаемы, но влагоемкие.
При определении физико-механических характеристик глинистых грунтов очень важно сохранить естественную влажность. Свойства их сильно зависят от возраста. Древние уплотненные глины при попадании в зону попеременного увлажнения легко разрушаются.
Осадки фундаментов на глинистых грунтах протекают медленно и могут длиться десятилетиями и более («Вековая осадка» Пизанской башни).
Б. Грунты сыпучие
а – водостойкие; б – водонестойкие.
Прочность этих грунтов определяется внутренним трением и зависит от характера зацепления. Они – водопроницаемы.
На свойства этих грунтов оказывает влияние не столько влажность как плотность сложения. Сыпучие грунты бывают плотные, средней плотности и рыхлые (прочные, средней прочности и слабые соответственно), что выражается в их слабой, средней и сильной сжимаемости под воздействием давления. По степени насыщения водой они бывают маловлажными, влажными и насыщенными водой.
В. Грунты особого состава (особые)
К ним относятся: лёссы, торфы (биогенные), илы, мел, почвы, культурный слой, насыпные и намывные, искусственные и др.
Они обладают большой пористостью, могут давать большие осадки при сжатии (лёссовые – просадки от замачивания).
Каждый грунт имеет свои присущие ему строительные свойства. В оценке свойств грунтов, входящих в расчеты оснований фундаментов, наибольшее значение имеют физико-механические характеристики. Они позволяют выполнять необходимые расчеты при проектировании зданий и сооружений.
Физические свойства выражают физическое состояние грунтов (плотность, влажность и др.). Механические свойства грунтов отражают их прочностные и деформационные характеристики.
К физическим характеристикам нескальных грунтов относятся коэффициент фильтрации Кф, удельный вес , коэффициент пористости е, степень влажности Sr и показатель текучести IL. Они отражают состояние грунтов. По значению е определяют плотность сложения песчаных грунтов. Показатель текучести IL характеризует подвижность глинистых частиц при механических воздействиях. Значение Sr отражает степень заполнения пор грунтов водой.
Прочность скальных грунтов - максимальная нагрузка на него в момент разрушения (потери сплошности), называемая пределом прочности Rс, МПа, или временным сопротивлением сжатию.
Зависит от минерального состава, структурных связей, трещиноватости, степени выветрелости и размягчаемости в воде и др.
Для нескальных грунтов показателем прочности является сопротивление сдвигу, определяемое углом внутреннего трения φ, град. и сцеплением С, кПа. Они необходимы для расчета несущей способности оснований, устойчивости откосов строительных котлованов, давления грунта на подпорные стены и т. д.
Деформационные свойства характеризуют поведение грунтов под нагрузками, не приводящими к разрушению. Они оцениваются модулем деформации Е, МПа.
Реологические свойства грунтов. Свойства грунтов могут изменяться во времени за счет выветривания и многолетнего воздействия больших нагрузок, приводя к «усталости» грунтов, расслаблению их структуры. В результате деформаций ползучести и текучести грунт разрушается, а здание деформируется. Этот процесс называют реологическим. Он часто наблюдается при строительстве сверхвысоких зданий и крупных промышленных объектов.