Как определить тип грунта?

 

    Информация о грунте, на котором вы планируете построить дом, является просто необходимой для выбора типа фундамента и его характеристик (глубина заложения, ширина подошвы, площадь опоры и пр.).  Порой грунт может оказаться весьма удачным для существенной экономии на фундаменте, а иногда наоборот, для надёжной опоры вашего дома придётся провести глобальные земляные работы. Без изучения грунта невозможно сделать выбор, как глубоко зарывать фундамент, без знания его несущей способности невозможно представить требуемую площадь опоры. Часто используемый вариант сделать всё по максимуму совсем не верен! И ошибочность такого подхода не только в значительных финансовых затратах. Глубина промерзания и силы морозного пучения с лёгкостью поднимут и перекосят легкий каркасный дом на глубоком фундаменте, так как площадь фундамента, на которую действуют касательные силы велика, а компенсировать их попусту нечем. К примеру, периметр дома 10х10м=40м. При глинистом грунте и глубине промерзания в 0,7 м площадь, на которую воздействует сила выталкивающего эффекта морозного пучения равна 28 квадратным метрам. Подъёмная сила может составить 150 тонн!  Если вес вашего дома не может компенсировать эту силу, и устройство фундамента никак не противостоит морозному пучению - трещин, перекосов, а то и более значительных разрушений не избежать. Конечно, можно залить ленту бетона шириной в метр, затратив 25 кубов бетона и создав тем самым 63 тонны веса, что с учётом веса самого дома справятся с морозным пучением - но это же не выход! В рассматриваемом примере достаточно 7-и кубов бетона, песчаной обратной подсыпки и небольшого утепления отмостки, что удешевит тот же ленточный фундамент с такой же глубиной заложения и такой же несущей способностью более чем в три раза! 

    Итак, какие же существуют типы грунтов и что нам это даёт?

  • Скальные грунты - это массивные горные породы с жёсткими связями между частицами грунта, залегающие в виде сплошного или трещиноватого массива. Такие грунты имеют значительную прочность на сжатие и практически не промерзают. Фундаменты на них можно делать прямо на поверхности. 

  • Крупнообломочные или хрящевые грунты - состоят из валунов, обломков камней, крупных фракций щебня и гравия. Они практически не сжимаются и являются надёжным основанием для зданий. В таких грунтах имеет значение процентный состав крупных фракций и песчаного или глинистого заполнителя. Если заполнителя более 30% от общей массы сухого грунта, то в строительстве учитывается только мелкая составляющая, поскольку она будет определять несущую способность грунта.  Если мелкая составляющая - глина и мелкий пылеватый песок, то такой грунт будет пучинистым.

  • Песчаные грунты - сыпучая смесь зёрен кварца и других минералов, образовавшихся в результате выветривания горных пород, содержащая глины менее 3%. Песок подразделяется на подвиды по размеру фракций и зерновому составу, и эти подвиды имеют разную несущую способность. Их стоит различать в сило того, что чем крупнее фракции песка, тем большую нагрузку он может воспринимать: 

        - гравелистые пески: если преобладают частицы размером 0,25-5мм;

        - крупный песок: если преобладают частицы размером 0,25-2мм;

        - средний песок: если преобладают частицы размером 0,1-1мм;

        - мелкий песок: если в основной массе более 75% частиц размером меньше 0,1мм;

        - пылеватый песок: если в основной массе более 75% частиц размером 0,05мм и меньше.

  Гравелистые, крупные и средние пески значительно уплотняются под нагрузками и незначительно промерзают. Фундамент на них можно закладывать ленточный на глубину 0,3-0,7м или столбчато-ленточный. 

  Мелкие и Пылеватые пески имеют невысокую прочность, хорошо удерживают влагу и под нагрузками могут испытывать просадку на протяжении многих лет. При высоком уровне грунтовых вод на таких песках фундаменты закладывают ниже глубины промерзания.

  • Глинистые грунты состоят из очень мелких частиц, меньше 5мкм, имеющих обычно чешуйчатую форму, из за чего они имеют большую в сравнении с песками поверхность частиц, впитывающих влагу. Основным источником глинистых пород служит полевой шпат, при распаде которого под воздействием атмосферных явлений образуются каолинит и другие гидраты алюминиевых силикатов. Некоторые глины осадочного происхождения образуются в процессе местного накопления упомянутых минералов, но большинство из них представляют собой наносы водных потоков, выпавшие на дно бывших озёр и морей. Глина - это вторичный продукт земной коры, осадочная горная порода, образовавшаяся в результате разрушения скальных пород в процессе выветривания. Глинистые грунты способны сжиматься, размываться, а при замерзании - вспучиваться, увеличиваясь в объёме. Степень пучения глины сильно зависит от её пористости. Чем больше пор, тем больше она способна вобрать влаги, тем больше она будет пучиниться. Уплотнённая же глина - слабопучинистая. Конечно, в природе чистая глина зачастую смешана с песком и процентное соотношение песка с глиной сильно влияет на свойство грунта. По этому признаку глинистые грунты так-же делятся на подвиды:

- глина: содержание пылевато-глинистых частиц по массе более 30%;

- суглинок: содержание пылевато-глинистых частиц по массе 10-30%;

- супесь: содержание пылевато-глинистых частиц по массе 3-10%;

- песок: содержание пылевато-глинистых частиц по массе менее 3%;

   Для определения процентного соотношения глины и песка можно поместить образец грунта в банку с водой и  тщательно взболтать до состояния, когда все частицы глины окажутся во взвешенном состоянии. После того, как смесь отстоится, будет видно расслоение: песок окажется внизу, а глина осядет сверху. Процентное соотношение измеряется просто линейкой.

    Можно оценить тип глинистого грунта на ощупь, растирая в ладони или скатывая в шарик или шнурок. Если образец грунта не скатывается в тонкий шнур, а скатанный шарик при сдавливании крошится - это супесь. Если образец может скатываться в шнурок диаметром более 1 мм, а шарик при сдавливании в лепёшку трескается по краям - это суглинок. Глина при скатывании даёт прочный шнур диаметром менее 1 мм, а шарик сдавливается в лепёшку без трещин.

  • Наносные и осадочные грунты образовались на месте бывших рек , озёр и морей. Этот тип грунтов, кроме илистых, может быть использован в качестве основания для фундамента.

  • Илистый грунт возникает, как осадок микробиологических процессов, содержащий органическое вещество в виде растительных остатков и гумуса. Содержание частиц меньше 0,01 мм составляет 30 - 50% по массе. В строительстве такой грунт весьма непредсказуем и его использование в качестве основания под фундамент требует специального рассмотрения из за невысокой прочности.

  • Просадочный грунт - грунт, который под действием внешней нагрузки и собственного веса или только от собственного веса при замачивании водой или другой жидкостью претерпевает вертикальную деформацию (просадку). Этим свойством обладают лёссы и лёссовидные грунты. Такой грунт содержит более 50% пылевидных частиц и незначительное количество глинистых и известняковых частиц. В необводнённом состоянии имеют высокую пористость (до 40%) и прочность, обусловленную сильными структурными связями. Однако при увлажнении эти связи ослабевают, присходит значительная просадка с уменьшением пористости и изменением структуры грунта. На лёсс вообще нельзя ставить фундамент, так как при попадании влаги он размокает и превращается в жижу, полностью теряя прочность.

  • Набухающий грунт (пористая глина) - грунт, который при замачивании водой или другой жидкостью увеличивается в объеме, а замерзая - увеличивается ещё более. При снижении влажности, их объём уменьшается. Фундаменты на такие грунты требуют специальных методов расчёта и определённых конструктивных приёмов.

  • Торфяной грунт - органический грунт, образовавшийся в результате естественного отмирания и неполного разложения болотных растений в условиях повышенной влажности при недостатке кислорода и содержащий 50% (по массе) и более органических веществ. Торфяные грунты и пылеватые пески во влажном состоянии превращяются в в плывун. Для создания надёжного основания для фундамента необходимо использовать дополнительные приёмы, например: грунт вынимают на глубину пористого слоя и закладывают дренирующий слой из крупнозернистого песка, гравия высотой 0,5-1м, и уже на этот слой опирают фундамент. Иногда применяют сваи, которыми прокалывают плывун, погружая их в твёрдый подстилающий слой грунта. 

  • Насыпной грунт - грунт, возникающий в результате перемещения почвы или на месте бывших строений. Свойства насыпного грунта отличаются от естественного. Во-первых, естественное основание спрессовалось за многие годы, достигнув максимальной на данное время несущей способности. В свою очередь насыпной грунт самоуплотняется на протяжении сопоставимо малого промежутка времени, он неоднородный, поэтому предсказать его поведение при строительстве фундамента очень сложно. Слежавшиеся в течение 3-х и более лет грунты, особенно пески, перемешанные со щебнем, гравием и другими включениями кроме древесных отходов и бытового мусора могут служить основанием под фундамент без специальной подготовки. Грунты, насыпанные менее 3-х лет назад, следует укрепить. Например, пролить водой, уплотнить, втрамбовывая в них камень или щебень. Можно использовать более дорогой вариант - упрочнение основания путём цементации, силикатизации и др. Будет так-же полезным дренировать такой грунт и утеплить его для уменьшения глубины промерзания и снижения уровня грунтовых вод. При необходимости, устраивают песчаные или гравийные подушки. Насыпной грунт имеет высокую степень неоднородности, поэтому требует серьёзного анализа перед началом строительства. Однако, этот грунт может подходить как для плитных фундаментов, ленточных, так и для свайных. 

  • Вечномёрзлый грунт - грунт, находящийся в мерзлом состоянии постоянно в течение трех и более лет. Занимает большую площадь северных широт территории России и в Беларуси не встречается. Фундаменты на таких грунтах сооружают столбчатые, в виде набивных свай, с защитой грунта от прогревания и оттаивания. Подобные сваи, вмороженные в грунт, способны воспринимать большие нагрузки.

  • Засоленные грунты включают солевые фракции. При длительной фильтрации воды в результате выщелачивания солевые фракции уходят, уменьшая объём грунта и вызывая его просадку. Кроме того, в таком грунте возникает химически агрессивная среда, которая может оказать разрушительное воздействие на строительные материалы и бетонные конструкции. Для строительства на таких грунтах нужен бетон со специальными добавками.

  • Почва - поверхностный плодородный слой дисперсного грунта, образованный под влиянием биогенного и атмосферного факторов. На такой грунт обычно не опирают фундаменты - его выбирают до следующего, более плотного слоя.

Помимо типа грунта большое значение на несущую способность оказывают ещё несколько свойств грунтов, такие как пористость, плотность, влажность. Расчёт оснований по несущей способности грунта на глубине до 1,5м выполняют через определение требуемой площади подошвы фундамента по формуле:

S > Yn*F/(Yc*0,005*Ro*(100+h/3))

При глубине заложения фундамента 1,5 - 2м применима несколько упрощённая формула:

S > Yn*F/(Yc*Ro)

Если же глубина заложения фундамента больше двух метров, то формула следующая:

S > Yn*F/(Yc*(Ro+k*g*(h-200)))

где S - искомая площадь подошвы фундамента в квадратных сантиметрах;

Yn=1,2 - коэффициент надёжности;

F - расчётная нагрузка (общий вес дома со всеми снеговыми, ветровыми и пр. нагрузками), кг;

h - глубина заложение фундамента в см;

k - коэффициент грунта. Для песка - 0,25; для супеси и суглинка - 0,2; для глины - 0,15;

g - вес столба грунта, расположенного выше глубины заложения фундамента (кг/см.кв.);

Yc - коэффициент условий работы:

1,0 - глина пластичная, здание жесткой конструкции с каменными стенами;

1,1 - глина пластичная, здание нежёсткой конструкции с деревянными или каркасными стенами;

1,2 - глина слабопластичная, пески пылеватые маловлажные, строения нежёсткие и жёсткие короткие,                так-же крупный песок и жёсткие длинные строения (с соотношением длины к высоте больше 4);

1,3 - пески мелкие, сооружения любой жёсткости;

1,4 - крупный песок, здания нежёсткие и жёсткие длинные;

Ro - условное расчётное сопротивление грунта основания на глубине 1,5 - 2м. из таблицы слева.

 

 

Спасибо всем, кто помогает проекту! Любая ваша помощь значима!

Российский руб.

© 2015 «Project - House».  

Сайт Дмитрия Петрова