Грунты, используемые в качестве естественных оснований

ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ

Инженерно-геологические изыскания.

Грунты, используемые в качестве естественных оснований

Подземная часть здания или сооружения - фундаменты - передают нагрузку от надземной части на нижележащие слои грунта. Слои грунта, на которые опирается здание или сооружение, передавая на них свою нагрузку, называются естественным основанием.

Грунты, оказавшиеся недостаточно прочными для восприятия нагрузки от здания или сооружения, приходится уплотнять, утрамбовывать или заменять. Полученные основания называются искусственными.

Давление на основание не должно превышать величину нормативного давления для данного грунта. Основания должны обеспечивать равномерную осадку здания или сооружения в допускаемых нормами пределах, обладать устойчивостью и не выпучиваться при промерзании, не разрушаться под действием поверхностных и грунтовых вод, обладать неподвижностью.

Несущая способность основания определяется величиной нагрузки, при которой осадка (сжимаемость) грунта по величине и равномерности соответствует нормам. Величина нагрузки - нормативное давление на основание - выражается в кгс/см2. Осадка основания зависит не только от нагрузки и степени сжимаемости, но и от формы и размеров подошвы фундамента.

До выбора основания на строительной площадке проводят инженерно-геологические изыскания - определяют геологическое строение, расположение и мощность пластов грунта, физико-химические и механические свойства, положение уровня грунтовых вод. Исследования или разведку выполняют путем бурения или шурфования. При бурении - быстром и сравнительно дешевом способе разведки - от каждого пласта грунта отбирают пробы, но не реже чем через 0,5 м по высоте скважины. Шурфом называют колодец прямоугольного сечения, также предназначенный для разведки грунта. В этом случае можно осмотреть грунт в естественном состоянии и с ненарушенной структурой.

Сведения о результатах разведки грунтов заносят в специальные журналы и геологические профили (разрезы). В полевых условиях и в лабораториях по взятым пробам определяют физико-механические свойства грунта и качество воды.

Размещение точек исследования на плане строительной площадки, порядок отбора проб грунта и воды устанавливаются специальными инструкциями. Исследования должны обосновать выбор основания будущего здания или сооружения и определить величину нормативного давления.
Основанием могут служить различные виды грунтов: пески, супеси, суглинки, глины, лёссы, мергель, гравий, щебень, скальные грунты.
Пески - продукт разрушения горных пород, подвергшихся различным атмосферным воздействиям (осадки, ветер, температура и т. п.). Различают мелкий песок с преобладанием зерен 0,1…0,25 мм, песок средней крупности - 0,25…0,5 мм и крупный песок более 0,5 мм. При увлажнении несущая способность песчаных грунтов снижается. Песок служит хорошим основанием при залегании достаточно большим (мощным) слоем, если он при этом не подвержен размыванию.
Глина представляет собой осадочную породу из чрезвычайно мелких глинистых частиц кремнезема, примеси песка, извести, окиси железа, содержащую связанную воду. Обычно в глине содержится более 30% частиц диаметром менее 0,005 мм, при содержании таких частиц более 60% глина называется тяжелой. Глинистые грунты обладают пластичностью и способностью необратимо изменять свою форму под давлением в отличие от песчаных. В сухом и маловлажностном состоянии глины, как правило, имеют достаточно хорошую прочность, а в пластичном состоянии их прочность уменьшается.
Супесью, или супеском, называют грунт, состоящий из песка и глинистых частиц (90-97% песка и 3-10% глинистых частиц).
Лёсс состоит в основном из мельчайших пылеватых частиц, отложенных ветрами и сцементированных известью, с образованием мельчайших пустот. Лёсс часто содержит примеси извести, легко впитывает воду и при этом расплывается. Как правило, для естественного основания непригоден.
Мергель представляет собой довольно твердую породу, состоящую из смеси глинистых или суглинистых грунтов с известью. При выветривании превращается в рыхлую массу.
Гравий - обломочная горная порода, состоящая из отдельных скатанных зерен размером 3-40 мм с примесью глинистых и песчаных частиц. Гравий с зернами размером 40-200 мм называется галькой, а более 200 мм - валунами.

Щебень - неокатанные остроугольные обломочные породы с частицами 20-200 мм.

Скальные грунты - состоят из сплошных массивов изверженных или осадочных пород, иногда покрытых сетью трещин и прослоек. Мергель и гравийные грунты слабо сжимаются под нагрузкой и, если они не подвержены размыванию, являются хорошим основанием. Скальные грунты, залегающие в виде сплошного массива (граниты, кварциты, песчаники и др.), водоустойчивы и несжимаемы. Скальные грунты, залегающие в виде трещиноватых слоев, менее прочны; к ним относятся скальные неводостойкие породы, например гипс. В основном скальные грунты не сжимаются и являются надежным естественным основанием.
Кроме перечисленных, в строительстве часто встречаются также растительные грунты, солончаки и плывуны.
Растительные грунты состоят из смеси суглинка, песка, пылеватых частиц и остатков разложения растений - перегноя. Грунты с содержанием перегноя 4-22% называются черноземами. Растительные грунты при пропитывании водой расплываются, а при высыхании быстро твердеют.

Солончаки содержат большое количество солей, во влажном состоянии становятся липкими, при высыхании твердеют и растрескиваются.
Плывун - песчано-глинистый или пылевато-песчаный грунт, обильно насыщенный водой с подвижными, взвешенными в воде мелкими частицами. В откосе не держится совершенно, на штыковой лопате растрескивается.

Растительные грунты, солончаки и плывуны в качестве естественного основания непригодны.
Несущая способность грунта снижается под воздействием грунтовых вод, а вредные примеси в воде могут разрушать материал фундаментов.

НОРМАТИВНЫЕ ДАВЛЕНИЯ

Строительными нормами установлены нормативные давления на основания при глубине заложения фундамента 1-2,5 м и ширине подошвы 0,6-1,5 м;

для глинистых грунтов 1-6 кгс/см2 в зависимости от влажности и пористости;

для песков 1-4,5 кгс/см2 в зависимости от размера частиц, влажности и пористости;

для супесей 2-3 кгс/см2 в зависимости от влажности и пористости;

для суглинков 1-3 кгс/см2 в зависимости от влажности и пористости;

для крупнообломочных грунтов 3-6 кгс/см2 в зависимости от размера частиц;

для скальных грунтов - 1/2 временного сопротивления скального грунта на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии.

Нагрузка, передаваемая от здания через подошву фундамента, вызывает в основании напряженное состояние и деформацию. Под подошвой фундамента давление достигает наибольшего значения, постепенно уменьшаясь в стороны. Деформация основания, возникающая в сжимаемой зоне, вызывает осадку здания. При равномерных осадках все элементы здания опускаются одинаково и в них не возникает дополнительных напряжений. Неравномерные осадки вызывают дополнительные напряжения в отдельных элементах здания, что может привести к их деформациям - трещинам, разрывам.

Дата добавления: 2015-11-16