Значение плотности песка в практике строительства

На ниже приведенном рисунке даны две схемы использования искусственных песчаных оснований.

На первой схеме показан результат успешного использования Асуанской плотины в Египте на реке Нил, отсыпанной из песка с необходимой степенью плотности. Плотина перекрывает пойменную террасу реки Нил, в плодородной дельте которой практически проживают 95% населения Египта. Созданная конструкция плотины при плотной укладке песка позволяет ее надежно эксплуатировать на долгие годы.

На второй схеме приведена типичная строительная ошибка, возникающая тогда, когда наружные несущие стены здания, имеют фундаменты более глубокого заложения, чем внутренние перегородки. В этом случае часто фундаменты под перегородки устраивают на песчаной подсыпке, без необходимой степени уплотнения. Такие основания, являясь структурно неустойчивыми, при незначительных динамических воздействиях дают значительную неравномерную осадку, создавая условия возникновения трещин в надземных конструкциях.

а). Схема устройства Асуанской плотины в Египте. б). Схема разрушения перегородок устраиваемых в здании на рыхлых песчаных основаниях.

Как определить состояние грунта по плотности?

Для этого введем понятие коэффициент относительной плотности (индекс плотности), который определяется следующим выражением:

где

• e_max – коэффициент пористости грунта в max рыхлом его состоянии

• e_min – коэффициент пористости грунтов в min рыхлом его состоянии

• e – коэффициент пористости грунтов в естественном состоянии

Согласно требованиям СП (СНиП) песок в зависимости от коэффициента относительной плотности может находиться в 3 состояниях:

Рыхлое состояние	Состояние средней плотности	Плотное состояние
0 ≤ D ≤ 1/3	1/3 < D ≤ 2/3	2/3 < D ≤ 1
R ≈ 0 (строить нельзя)	R ≈ 0,25 МПа	R ≈ 0,5 МПа

где R - расчётное сопротивление песка (его прочностные свойства).

В полевых условиях плотность грунтов часто определяют методом зондирования (пенетрации).

Характеристика физического состояния грунтов №3 - критерий физического состояния глинистых грунтов (Jp; jl)

(обозначения приняты по СНиП 2.02.01 – 83*)

число пластичности - Jp;	Jp = WL - Wp.	(10)
показатель текучести – JL;	JL = (W - Wp )/(WL - Wp).	(11)

В формулах (10) и (11) приняты обозначения:

W_L - граница текучести соответствует такой влажности, при незначительном увеличении которой, грунт переходит в текучее состояние (определяется опытным путём).

W_p - граница раскатывания соответствует такой влажности, при незначительном уменьшении которой, грунт переходит в твёрдое состояние (определяется опытным путём).

Определение характерных влажностей W_L и W_p для глинистых грунтов является кропотливым лабораторным процессом и требует определенных навыков и даже профессиональной подготовки (см. приведенную ниже фотографию).

Выполнение лабораторных исследований для глинистых грунтов.

На приведенном ниже рисунке дана условная градация состояния глинистых грунтов (супеси, суглинка, глины) в зависимости от влажности и показателя текучести.

В зависимости от величины J_L - изменяется и расчетное сопротивление R глинистых (связных) грунтов нагрузкам (см. табл. СНиП 2.02.01-83*)

Графическое представление изменения состояния глинистых грунтов по влажности и показателю текучести.

твердое состояние	пластичное состояние	текучие состояние
JL < 0	0 < JL < 1	JL ≥ 1
R ≈ 4 кг/см2 = 0,4 МПа	R ≈ 0,2 МПа	R ≈ 0 (строить практически невозможно)

Таким образом, по количественным значениям величин e и J_L в СНиП приводятся предварительные величины расчетного сопротивления грунтов R, т.е. оценивается их прочностные свойства, необходимые для возведения сооружений.