Вопросы для самоконтроля

1 Назовите дисциплины, которые связаны с курсом «Механика грунтов, основания и фундаменты

2 Какие задачи решаются при проектировании оснований и фундаментов?

Раздел 1 Инженерно-геологические условия стройплощадки и свойства грунтов основания

Тема 1.1 Показатели физического состояния грунтов

Вопросы

1 Физические характеристики грунтов

2 Классификация грунтов

3 Нормативные и расчетные характеристики грунтов

1 Физические характеристики грунтов

Грунтами называются горные породы, слагающие верхние слои земной поверхности, образовавшиеся в результате выветривания.

Состоят они из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной. Грунты различают по многим признакам, наиболее важными из которых являются их физические и механические свойства. Соотношения между фазами, а так же прочность связей между твердыми частицами во многом определяют физические свойства грунтов.

В результате лабораторных исследований грунтов определяют три основных показателя: плотность грунта не нарушенной структуры g, равную отношению массы образца грунта к его объёму; плотность твёрдых частиц грунта ρ_s , равную отношению массы твёрдых частиц к их объёму, и природную влажность ω, равной отношению массы воды, содержащейся в грунте, к объёму твёрдых частиц.

Помимо основных физических характеристик грунтов определяются и дополнительные физические характеристики: гранулометрический состав, плотность грунта в сухом состоянии, коэффициент пористости, степень влажности, число пластичности и показатель текучести.

2 Классификация грунтов

Грунтами оснований и сооружений присваиваются наименования в описаниях результатов инженерно-геологических изысканий, проектов оснований и фундаментов в соответствии с этой классификацией, установленной ГОСТ 25100-82. В соответствии с такой классификацией различают грунты: скальные, крупнообломочные, песчаные, пылевато-глинистые.

К скальным грунтам относятся изверженные, метаморфические и осадочные горные породы, имеющие жёсткие структурные связи между зёрнами и залегающие в виде сплошного или трещиноватого массива.

Крупнообломочные грунты в зависимости от гранулометрического состава классифицируют на валунные (содержание частиц крупнее 200 мм составляют по массе более 50%); галечниковые (частиц крупнее 10 мм содержатся по массе более 50%) и гравийные (частиц крупнее 2 мм – более 50 %). По степени выветрелости грунты бывают невыветрелые, слабовыветрелые, сильновыветрелые. По степени влажности – маловлажные, влажные и насыщенные водой.

Песчаные грунты в зависимости от гранулометрического состава разделяют на гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые. По плотности сложений их принято делить на плотные, средней плотности и рыхлые. По степени влажности – маловлажные, влажные и насыщенные водой. Песчаные грунты как правило, хорошие основания.

Пылевато–глинистые грунты в зависимости от числа пластичности подразделяют на супеси (0,01≤J_P≤0,07) суглинки (0,07≤I_p≤0,17) и глина (I_p>0,17). По показателю текучести пылевато-глинистые грунты классифицируются на супеси твёрдые (I_L<0), пластичные (0≤I_L≤1), и текучие (I_L>1); суглинки и глины твёрдые (I_L<0), полутвёрдые (0≤I_L≤0,25), тугопластичные (0,25<I_L≤0,5), мягкопластичные (0,5<I_L≤0,75), текучепластичные (0,75<I_L≤1) и текучие (I_L>1).

В особую категорию следует выделить следующие типы грунтов: просадочные, набухающие и вечномёрзлые.

Просадочные – это пылевато-глинистые грунты, которые при замачивании дают значительную дополнительную осадку (просадку). Это лёссы и лёссовидные суглинки. Они имеют следующие характерные признаки: относительно высокую пористость (около 50%) при однородном зерновом составе (в основном состоят из пылеватых частиц) и малую влажность. Вследствие высокой пористости лёссовые грунты часто называют макропористыми, в некоторых случаях макропоры достигают размеров 0,5…5 мм и более. В просадочных грунтах из-за наличия карбонатов при замачивании происходит их быстрое размокание, вызывающее их быстрое размокание, вызывающее нарушение первоначальной структуры, что приводит к значительному росту осадок. В практике строительства зафиксированы случаи, когда после замачивания сравнительно большой толщи лёссовых грунтов просадка поверхности грунта составляла 2…2,5 м.

Набухающие грунты способны при увлажнении увеличиваться в объёме. Возможен обратный процесс, называемый усадкой.

Следует иметь в виду, что способность набухать имеют некоторые виды шлаков, а также не набухающие в обычных условиях пылевато-глинистые грунты, если они замачиваются отходами химической промышленности, в частности растворами серной кислоты. Набухание и усадка грунтов на строительной площадке возможны в результате следующих явлений: 1) подъёма уровня подземных вод или инфильтрации (увлажнения поверхностными или производственными водами); 2) накопления влаги в ограниченной по глубине зоне под сооружением в результате нарушения природных условий испарения, возможного при застройке и асфальтировании городской территории (экранирование поверхности); 3) за счёт изменения водно-теплового режима в верхней части зоны аэрации, происходящих в результате влияния сезонных климатических факторов; 4) за счёт высыхания от воздействия тепловых источников (котельных, доменных печей, атомных, тепловых электростанций и др.).

Вечномёрзлые грунты характеризуются наличием в порах воды, находящиеся в замёрзшем состоянии, в течении 3-х лет и более. Вечномёрзлые грунты представляют собой ярко выраженные структурно-неустойчивые грунты, так как при их оттаивании происходят просадки в результате нарушения природной структуры. При повышении t возможно оттаивание этого грунта, что может привести в развитию дополнительных неравномерных осадок, а при промерзании оттаявшего грунта возможно его пучение.

Оттаивание и промерзание грунта, как правило, происходит ежегодно в слое сезонного оттаивания или промерзания (деятельном слое), находящемся в верхней зоне основания над толщей вечномёрзлых грунтов. Такие грунты распространены на значительной части территории России, залегают они на глубине от 0,5 до 4,5 м и имеют толщу мощностью от нескольких метров до 1,5 км.