Лекція 1

Гірські породи як грунти

1. Поняття про дисципліну.

2. Складові частинки ґрунту.

3. Фізичні характеристики ґрунтів.

4. Будівельна класифікація ґрунтів.

5. Методи визначення фізичних характеристик ґрунтів (срс).

1. Поняття про дисципліну

Механіка ґрунтів є складовою частиною загальної геомеханіки, до складу якої поряд з механікою ґрунтів входять:

• геодинаміка,

• механіка скельних порід,

• механіка органічних і органо-мінеральних мас,

• механіка мерзлих ґрунтів і т.і.

Механіка ґрунтів тісно пов’язана з:

• будівельною механікою;

• теоретичною механікою;

• опором матеріалів;

• фізикою;

• хімією;

• геологією.

Мета дисципліни - дати інженеру-будівельнику навички фундаментобудування (вишукування – проект – технологія).

Предметом механіки ґрунтів є ґрунт.

Ґрунт - це верхня частина земної кори, яка використовується людиною з інженерними цілями.

Ґрунт зазвичай слугує основою (підвалиною) споруди, рідше матеріалом для споруд (насипи, дамби, греблі, тощо).

Основою називається частина ґрунтового масиву, яка безпосередньо взаємодіє з фундаментами і спорудою.

Фундамент – спеціальна конструкція, яка передає тиск від споруди на основу.

2. Складові частини ґрунту

Природні ґрунти утворились в результаті фізичного і хімічного вивітрювання гірських порід. В процесі утворення ґрунтів і в подальших умовах їх існування в залежності від зовнішніх умов формувались їх властивості.

До складу природних ґрунтів входять різноманітні елементи, які можна об’єднати в три групи:

1 – тверді мінеральні частинки;

2 – вода в різних видах та станах;

3 – газоподібні включення (повітря).

Ґрунт являє собою скупчення твердих мінеральних частинок, простір між якими називається порами.

Пори ґрунту можуть бути повністю заповнені або водою або газами. В цьому випадку ґрунт називається двофазним (тверді частинки + вода, тверді частинки + повітря).

У більшості випадків пори ґрунту частково заповнені водою і частково газами. Такі ґрунти називають трифазними (тверді частинки + вода + повітря).

Від системи ґрунту залежать його деформації з часом.

Для двофазної системи деформації залежать від фільтраційної здатності ґрунту.

Крихкотілі ґрунти можна розділити на 2 основних види:

1. сипучі або незв’язні (великоуламкові, піщані);

2. зв’язні (глинисті).

В теперішній час в механіці ґрунтів розповсюджена фізико-хімічна теорія зв’язності ґрунтів. Згідно до цієї теорії зв’язки між частинками в ґрунті поділяються на:

1. капілярні (сили поверхневого натягу) – піщані, пилуваті і частково глинисті ґрунти;

2. молекулярні – сили взаємодії між твердими частинками (Сили Ван-дер-Вальса) – можуть виникати лише при дуже тісних контактах між твердими частинками. Характерні для глинистих, дуже щільних ґрунтів;

3. структурні зв’язки характерні для глинистих ґрунтів поділяються на:

а) водно-колоїдні зв’язки, що забезпечуються плівками води і колоїдними оболонками. Чим тонші водно-колоїдні оболонки, тобто чим менша вологість ґрунтів, тим водно-колоїдні зв’язки будуть сильніші, тому що зі збільшенням товщини оболонки збільшується молекулярне при тяжіння діаполей зв’язаної води. Ці зв’язки в’язко-пластичні, м’які, оборотні;

б) кристалізаційні зв’язки – цементація ґрунту солями. Ці зв’язки міцні, крихкі і необоротні.

Тверді мінеральні частинки ґрунтів характеризуються розмірами і формою.

За розмірами вони поділяються на:

• великоуламкові (>2 мм);

• піщані (0,05-2 мм);

• пилуваті (0,005-0,05 мм);

• глинисті (<0,005 мм).

Глинисті частинки відрізняються від інших також своєю формою. Якщо у великоуламкових і піщаних частинок форма ізометрична (зерниста,то глинисті частинки мають пластинчасту, голкувату або лускувату форму. Завдяки великій активній поверхні глинисті частинки здатні утримувати біля своєї поверхні воду (електромолекулярними силами). Ця вода називається фізично-зв’язаною або плівковою.

Окрім фізично-зв’язаної в ґрунтах ще буває хімічно-зв’язана вода (кристалізаційна) і вільна (гравітаційна і капілярна).

При розгляді властивостей ґрунтів слід відрізняти їх крайні різновиди – піски та глини, проміжні різновиди – супіски та суглинки, властивості проміжних різновидів залежать від вмісту піщаних і глинистих частинок.

№ властивості	піщані ґрунти	глинисті ґрунти
1	Кількість вологи у порах <0,4	Вологість до декількох сотен відсотків
2	Не пластичні	Пластичні
3	Не змінюються в об’ємі при попаданні води	Можуть набухати при зволоженні, а при висихані дають усадку
4	Володіють фільтраційними властивостями	Практично водонепроникні (водоупори)
5	Стискуються швидко і не значно	Стисливість велика і тривала