Тема № 1. ПРИРОДА, ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И КЛАССИФИКАЦИЯ ГРУНТОВ

Надежда Филипповна

и их взаимодействие с сооружениями.

Проектирование зданий в проектных институтах обычно

осуществляется по типовым проектам, а фундаменты всегда проектируются, исходя из их индивидуальных условий – это обуславливается природным залеганием грунтов.

подошвой фундамента называется несущим слоем грунта; остальные слои – ПОДСТИЛАЮЩИМИ.
 
ГРУНТ

– это рыхлые горные породы верхних слоев литосферы.

Подземная часть сооружения, предназначенная для передачи нагрузки от сооружения грунту, называется фундаментом.

- Щебеночно-песчаная подготовка  

ПО – планировочная отметка;
в – ширина фундамента;
hf

– высота фундамента;
df – глубина заложения фундамента.

от сооружения на основание.  

Подошва – нижняя поверхность фундамента.  

Основание–

толща грунтов, на которых возводится сооружение. Основание воспринимает от сооружений нагрузки, деформируясь под их воздействием.

Различают основания:
естественные – сложенные природными грунтами без их специальной подготовки. 
искусственные- представленные уплотненными или закрепленными грунтами природного происхождения или сложенные твердыми отходами производственной и хозяйственной деятельности человека.

фундамента – а
среды, в которой возводится сооружение - б
материала для

строительства сооружения – в

1 – дамба, 2 – насыпь автодороги

3 – туннель,
4 – трубопровод

структурой и текстурной.
Состав – перечень минералов, образующих горную породу. 
Структура

(строение)- размер, форма и процентное соотношение частиц, слагающих горную породу
Текстура (ткань, сплетение)- пространственное расположение слагающих породу частиц

Магматические, которые образуются при медленном остывании магмы в верхних слоях

земной коры (габбро, гранит), а также при быстром остывании магмы на поверхности земли (базальты, порфиры). 
2) Метаморфические, которые образуются в недрах земли из горных пород путем их перекристаллизации под воздействием высокого давления, высоких температур, раскаленных газов и горячих водных растворов (мрамор, сланцы).
3) Осадочные, которые образуются в результате выветривания, перемещения, осаждения и уплотнения продуктов разрушения исходных горных пород.
В зависимости от степени упрочнения различают осадочные горные породы: 
Сцементированные (доломиты, песчаники и другие)
Не сцементированные (крупнообломочные, песчаные, глинистые и другие)
4) Вулканогенно-осадочные, которые образуются из продуктов дробления застывающей лавы при её движении и при осаждении пирокластической массы (пепла, шлаков и др.)
5) Элювиальные, которые образуются в результате выветривания, и представлены не перемещенными продуктами разрушения.
6) Техногенные, которые образуются в результате жизнедеятельности человека.

или газ)

Зерна
(твердые частицы)
Поры (воздух+вода)
Различают механические грунтовые модели:
 

Однофазный (сухой) грунт – в порах полностью отсутствует вода
Двухфазный (водонасыщенный) грунт – поры полностью заполнены водой
Трехфазный (не водонасыщенный) грунт – поры частично заполнены водой, частично воздухом
Четырехфазный (не водонасыщенный мерзлый) грунт – вода, в основном, представлена кристалликами льда

Состав грунтов

Состоят из породообразующих минералов:
 
Минералы, не вступающие во взаимодействия с

водой и растворенными в ней веществами (кварц, полевой шпат и другие) . Благоприятны для строительства
 
Минералы, растворимые в воде (гипс, галит и другие)
В большинстве своем не благоприятны для строительства

Глинистые минералы (иллит, каолинит и др.)
Обладают высокой коллоидной активностью, сильно изменяют свойства в зависимости от влажности.
 
Органические вещества (гумус)
Не благоприятны для строительства, так как хорошо впитывают воду и легко деформируются.

решеток минералов и находится внутри частиц грунта
Поровая вода –

заполняет поры грунта, т.е пространство между твердыми частицами

(физико – химические связи)

испытывающие огромные силы притяжения.
2 - Рыхлосвязанная – ионы воды,

находящиеся на некотором удалений от частицы и испытывающие меньшие силы притяжения.
3 - Свободная вода – молекулы воды, находящиеся вне зоны влияния частицы.
 
Свободная вода подразделяется: 
Гравитационная – подчиняется законам гидравлики.
Капиллярная – по системе капиллярных каналов может подниматься вверх на значительную высоту (от 3,5 см в крупных песках до 6,5 м в суглинках).

воздух.
Ниже газообразная составляющая может быть представлена воздухом или газом (азотом,

метаном, сероводородом и др.)
Газы в грунте могут быть:
в свободном состоянии;
растворены в воде.
Свободный газ:
незащемленный, сообщающийся с атмосферой;
защемленный в виде мельчайших пузырьков в воде.
Уменьшение давления вследствие разработки котлована может привести к выделению газа и разрушению природной структуры грунта.

в грунте частиц определенного размера.
Определяется в соответствии с ГОСТ 12536-2014

«Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава».
Выделяют основные гранулометрические фракции частиц.

Гранулометрический состав грунта характеризуется интегральной кривой гранулометрического (зернового) состава

песок крупный

10
d10
d60

грунте содержится соответственно 60 и 10% частиц

Если

Cu> 3 – неоднородный
Cu ≤ 3 – однородный

Неоднородность грунта определяется по степени неоднородности

в грунте называют структурными связями
Кристаллизационные – энергия которых соизмерима с

внутрикристаллической энергией атомов; присущи скальным грунтам, которые обладают высокой прочностью и малой деформируемостью; при разрушении связи не восстанавливаются.  
Механические (внутреннее трение грунта) – силы трения соприкасающихся частиц сыпучих грунтов; эти силы тем больше, чем менее окатаны зерна в грунте.  
Физико-химические (водно–коллоидные) – определяются электромолекулярными силами взаимного притяжения и отталкивания между твердыми частицами и ионами поровой воды в глинистых грунтах.
Физические – обусловлены действием физических полей (гравитационного, магнитного и др.). 
Криогенные – кристаллизационные связи, возникающие во влажных грунтах при отрицательной температуре в результате сцементирования их льдом; свойственны мерзлым грунтам.  
Цементационные – возникают в результате уплотнения грунта

а также методики определения их физических характеристик регламентируются гостами
ГОСТ 30416

– 2012 «Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения»
ГОСТ 5180 – 2015 «Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик»

грунта, когда все поры заполнены водой.

ρw - плотность воды;

ρw = 1г/см3

– 40 ударов на каждый слой) в приборе стандартного уплотнения.

Определяется ρd (плотность сухого грунта). Затем грунт заменяют на грунт большей влажности и опыт повторяют.
 
Строится зависимость ρd от w
В процессе уплотнения грунта для контроля определяется коэффициент стандартного уплотнения

принципу:
Класс (подкласс) – по структурным связям. Тип (подтип) – по

происхождению. Вид (подвид) - по вещественному составу.
 Разновидности – по составу, свойствам и структуре грунтов.

Основные классы грунтов.
Скальные - это грунты с жесткими (кристаллизационными и цементационными) структурными связями.
Дисперсные – это грунты с физико-химическими (водно-коллоидными), физическими и механическими структурными связями.
Мерзлые – это грунты с криогенными структурными связями.

0,5

1,0 – насыщенные водой

Cu ≤ 3 – однородный

из пылеватых и глинистых частиц, число пластичности грунта ≥ 1%
 
По

числу пластичности
Ip= 1 -7 – супесь
Ip= 7 – 17 – суглинок
Ip> 17 – глина
 
По содержанию в грунте глинистых частиц d < 0,002 мм
 
< 3 % – песок
3 – 10 % – супесь
10 – 30 % – суглинок
> 30% – глина

÷ 1 – пластичные
IL> 1 – текучие
(Для суглинков

и глин)
IL< 0 – твердые
IL = 0 ÷ 0,25 – полутвердые
IL = 0,25 ÷ 0,5 – тугопластичные
IL = 0,5 ÷ 0,75 – мягкопластичные
IL = 0,75 ÷ 1,0 – текучепластичные
IL>1 –текучие