4.2. Топырақтың жіктелуі және жер құрылғыларының орнықтылығы

Ойық қазатын, үйінді алатын немесе төгетін топырақтың қасиеті мен сапасы тұрғызылатын құрылымның орнықтылығына, тұрғызу әдісіне, жер жұмыстарының құны мен қиындығына едәуір әсер етеді.

Құрылыста топырақ деп минералдық бөліктер мен органикалық қоспалардан тұратын, жер қабатының жоғарғы қабатында жататын тау жыныстарын айтады. Сондай-ақ топырақта ауамен, сумен немесе әртүрлі концентрациялы тұз ерітінділерімен толтырылған, саңылаулар болады, олар да топырақтың қасиетіне айтарлықтай әсер етеді.

Топырақ қаңқасы оның қасиетін сипаттайтын құмды, шаңды және балшықты бөлшектерден тұрады. Пайызбен сипатталатын әрбір бөлшек құрамы топырақтың түйіршіктік құрамын сипаттайды. Құрамындағы бөлшек түріне қарай топырақ құмды (құмтопырақ және құм), сазды (балшық және құмдақ топырақ), тасты (төгілмелі және тұнбалы), өсімдікті, сары топырақты.

Топырақ қасиеті бойынша сипатталады және ғимараттар мен үймереттерге негіз ретінде немесе жер құрылымдарын тұрғызуға арналған материал ретінде пайдаланылуына байланысты жіктеледі. Біздер бұл тарауда негізінен топырақтың технологиялық қасиеттеріне тоқталатын боламыз. Мұндай қасиеттерге тығыздығы, ылғалдығы, жұту қасиеті, ылғалды ұстап тұру және шаю қасиеті, қопсытылуы және тығыздалуы, кеуектілігі, табиғи еңіс бұрышы, ұстасуы, кесуге меншікті кедергісі және т.б. жатады.

Аталған сипаттамалардың кейбіреулері бұрыннан белгілі, тек олардың кейбір топырақ түрлері үшін шектері әртүрлі болады:

- құмды және сазды топырақтар үшін тығыздығы 1,6 – 2,0 т/м³, тасты топырақтар үшін - 2,2-3,5;

- ылғалдылығы 5-30 %, егер ылғалдылығы 30 % жоғары болса, топырақ дымқыл, ал 5 % төмен болса құрғақ болып есептеледі;

- тістесу, топырақ бөлшектерінің арасындағы байланыс күшіне тәуелді бжәне бастапқы ығысу кедергісімен анықталады, құмдақ топырақтар үшін - 0,03 - 0,05 Мпа, сазды топырақтар үшін - 0,05 - 0,3 МПа аралығында болады.

Топырақтың технологиялық қасиеттерінің кейбір ерекшеліктеріне тоқталып өтеміз.

Табиғи еңіс бұрышы – топырақтың шекті тепе-теңдік жағдайында анықталатын бұрыш. Ойықтар мен үйінділердің орнықты еңңісінің көлбеу тіктігін анықтайды, ішкі үйкеліс бұрышына, тістесу күшіне және топырақтың басқа да физикалық қаситтеріне тәуелді болады.

Топырақтың тығыздалуы мен қопсытылуы – жер жұмыстарының көлемін есептеуге тікелей қатысы бар сипатттама болып табылады.

Ойықты қазған кезде топырақ қопсытылып күректе, жер қазатын машинаның шөмішінде немесе тасымал көлігінің шанағында едәуір орын алады (топырақтың алғашқы қопсытылуы). Қазып алынған топырақты тығыздатпай төсеген кезде де ол үлкен көлемді болады, кейіннен уақыт өте келе жоғарыдағы қабаттардың және жауын-шашын қысымымен немесе таптап тығыздаған кезде көлемі азаяды. Топырақ неғұрлым тығыз болған сайын, кез-келген жер құрылымдарының сенімділігі мен орнықтылығы соғұрлым көп болады. Алайда топырақты қопсытылғанға дейінгі жағдайға келтіру мүмкін емес, қалдық қопсыту коэффициенті сақталып қалады.

Топырақтың қопсытылу деңгейін есептеген кезде алғашқы (К_р) және қалдық (К_о) қопсыту коэффициенттері ескеріледі. Құмды топырақтар үшін алғашқы қопсыту коэффициенті - 1,08-1,15; құмдақ топырақтар үшін – 1,14-1,28; сазды топырақтар үшін – 1,25-1,30; қалдық қопсыту коэффициенттері сәйкесінше 1,01-1,05, 1,015-1,05 және 1,04-1,09.

Топырақты өңдеу күрделілігі оның қасиетіне және жұмыс органының құрылымдық орындалуына байланысты болады. Осы жағдайды ескере отырып, құрылыс өндірісінде топырақтар өңдеу күрделілігіне қарай топтарға бөлінеді.

Үйінді тұрғызу үшін топырақтың барлық түрлері бірдей сәйкес келе бермейді. Төгу үшін лай, ми батпақ, гипс, қопсытылған сортаң және көтерілген сазды топырақтар жарамайды. Торфтан және бордан тұрғызылған үйінділердің биіктігі 3 м-ге дейін болуы қажет және үстінен міндетті түрде басқа топырақпен жабылуы қажет. Қара топырақты еңістерді бекіту үшін қолданады.

Барлық жер құрылымдары берік, орнықты еңісті, қар, жауын-шашын және аязға төзімді, суды шаятын, есепті жүктемелерді қабылдай алатын қасиеттері бар, өлшемдері мен конфигурациясы жобаға сәйкес келетін және пайдалану кезінде сақталатын болуы тиіс. Жол үйінділері мен ойықтар шөгусіз болуы тиіс, бөгеттердегі үйінділерде, әсіресе олардың негіздерінде, сүзгіштер болмауы қажет. Уақытша ойықтар мен үйінділердің деңгейі төмен болғанмен, жұмыс қауіпсіздігін және орнықтылығын қамтамасыз етуі тиіс.

Уақытша және тұрақты ойықтарға қойылатын маңызды талаптардың бірі – олардың бүйір беттері – еңістерінің орнықтылығын қамтамасыз ету. Оны қамтамасыз ету үшін қия еңістер қондырғылары қолданылады, алайда, жатыңқы болған сайын жасалатын жұмыс көлемі де және жер құрылымының ауданы да үлкен болады. Сондықтан да еңіс коэффициентімен сипатталатын көлбеу тіктігі салынатын құрылымның түріне, тереңдігі немесе ұзындығына, топырақ қасиетіне байланысты құрылыс нормаларымен және ережелерімен орнатылады. Тұрақты үйінділердің еңістері ойық еңістеріне қарағанда жазық болып келеді. Одан да көлбеу еңістерді уақытша ор мен шұңқырларды қазған жасауға болады. Мысалы, тереңдігі 3 м-ден аспайтын тұрақты ойықтар үшін еңіс коэффициенті 1,25, ал еңіс биіктігі 3-12 м болса, 1,5 болуы қажет. Құрғақ сары топырақтарда және аз желдетілген тасты топырақтарда еңіс коэффициенті – 0,1-0,2 тең. Желдетілмейтін алқапты тау жыныстарында ойық қабырғалары тік түрде жасалады.

Сары топырақты, үгілмелі және құмдақтың топырақтардан басқа барлық түрлері ылғалға ұшырауы мүмкін, уақытша ойықтардың еңіс коэффициенті қауіпсіздік мақсатында 1-ден кем емес түрде қабылданады.

Тұрақты үйінділердің төменгі бөлігіне үлкен қысымды қабылдау үшін көлбеу тіктігі кіші сүймен кескіні салынады.