Равноустойчивый откос механика грунтов

Определение свойств грунта под фундаментом, предотвращение пучения

Размеры, конструкция, а значит и стоимость фундамента, полностью зависят от свойств грунта, на котором он располагается. Достаточно ли устойчивый грунт для данного типа фундамента — основной вопрос, который волнует частного застройщика.

При конструировании фундамента выполняется основное правило — нагрузка на грунт не должна превышать его прочности. Фундамент должен перераспределить вес дома таким образом, и иметь такую площадь подошвы, чтобы это правило выполнялось.

Далее ознакомимся с особенностями грунтов, основными физическими свойствами, которые влияют на выбор конструкции фундамента и др.

Какие встречаются грунты

Все грунты делятся на два больших класса:
— песчаные;
— глинистые.
Затем они подразделяются в зависимости от состава.

Песчаные грунты в зависимости от крупности частиц подразделяются на:
— гравелистые,
— крупные,
— средней крупности,
— мелкие,
— пылеватые.
Чем крупнее частицы, тем большая несущая способность песчаного грунта.
Но песчаные грунты также характеризуются и плотностью. Они подразделяются на:
— плотные;
— средней плотности;
— рыхлые.
Чем выше плотность, тем прочнее грунт.

Глинистые грунты подразделяются в зависимости от состава — соотношения в их составе песчанистых частиц и глинистых или пылеватых частиц. В зависимости от этого глинистые грунты подразделяются на:
— глины (наибольшее количество глинистых и пылеватых частиц);
— суглинки;
— супеси.
Чем больше в грунте глинистых частиц, тем он плотнее и тем большая у него несущая способность.

Но характеристики глинистых грунтов весьма сильно зависят от увлажненности. Чем больше влажность, тем слабее глинистые грунты. По количеству воды (по консистенции) глины и суглинки подразделяют на:
— твердые,
— полутвердые,
— тугопластичные,
— мягкопластичные,
— текучепластичные,
— текучие.

Супеси по свойствам близки к пылеватым пескам, содержат большое количество пылеватых и очень мелких глинистых частиц. Эти грунты могут содержать большое количество воды, при этом пылеватые частицы начинаю играть роль смазки между крупными частицами. При достаточном количестве воды и ее движении (наличии подземного течения) из таких грунтов получаются плывуны.

Глубина промерзания и морозное пучение

Существуют специальные карты, по которым можно определить глубину промерзания грунта в каждом районе.

Те грунты, которые находятся ниже глубины промерзания, находятся в слежавшемся уплотненном состоянии. Их свойства не меняются десятками лет. Их состояние можно прогнозировать.

Грунты которые промерзают, меняют свою плотность, влажность в течении года. Находится во взрыхленном состоянии, так как замерзающая вода увеличивается в объеме на10%, соответственно происходит выпучивание (увеличение объема) замерзшего грунта. После потепления грунт постепенно оседает и уплотняется.

Поэтому глинистые грунты находящиеся выше глубины промерзания в основном относятся к рыхлым, а ниже глубины промерзания те же грунты в основном плотные.

Мелкозаглубленные фундаменты должны защищаться теплоизоляцией грунта. Этим уменьшается воздействие морозного пучения грунта и увеличивается его плотность, а значит и несущая способность. Подробнее как построить мелкозаглубленный фундамент

Определение характеристик грунта для строительства фундамента

Зачем тратить время и деньги на геологические и лабораторные исследования грунта?
Если построить самый мощный фундамент, то в любом случае он окажется достаточно надежным.

Но затраты времени и сил на исследования и составления проектной документации оправдываются. Гораздо выгоднее выбрать конструкцию фундамента по конкретным условиям, чем закладывать кубометры лишнего железобетона.
И чем тяжелее здание, тем ощутимей выгода.

Из строительной практики известно, что можно не проводить лабораторные исследования для грунтов под вспомогательными небольшими зданиями и закладывать там заведомо более прочные фундаменты.

При лабораторных исследованиях помимо прочего определяется состав отобранных образцов грунта, пористость, текучесть, пластичность. Образцы берутся из шурфов или специальным оборудованием из скважин на разной глубине, пройденных в разных местах участка строительства.

Меры по упрочению

При строительстве фундаментов в основном производится трамбовка грунта с целью увеличения плотности и его устойчивости. Мероприятия по трамбованию родительского грунта обязательны при обустройстве полов по грунту, плитных фундаментов. При этом производится трамбовка через щебень, для создания точечных усилий и наибольшей плотности.
Как обустроить полы по грунту – новые материалы

Но основным мероприятием по упрочению грунта является его частичная или полная замена под основанием фундамента на гравийно-песчаные подушки. Часто экономически выгодно сделать замену грунта, чем увеличивать прочность фундамента.

Наибольшая экономия вследствие замены грунта возникает на неустойчивых и весьма пучинистых грунтах. Например, известно, что на торфянистых грунтах в некоторых случаях делается частичная, или полная выторфовка, — как построить фундамент на торфянистом грунте

При замене грунта на более устойчивый не только повышается несущая способность основания за счет перераспределения нагрузок на плотные слои грунта, но и значительно уменьшается воздействие пучения зимой. Толщина и другие размеры песчано-гравийной подсыпки определяются проектом для конкретных условий.

Техногенный грунт в строительстве: что это такое

Техногенный грунт в строительстве — это грунт не имеющий достаточно несущей способности, который необходим для уплотнения фундамента за счет трамбовки, уменьшения влажности и текучки, а также имеющий дополнительные химические добавки, которые можно заменить.

Фундамент — это основание под будущее сооружение, где происходит передача нагрузок от тех конструкций, которые находятся выше (стены, перекрытия), а также люди, мебель, различное оборудование, непосредственно все это называют полезной нагрузкой для грунта.

Чтобы дом прослужил долго и был прочным, и обезопасить его от сильного оседания и перекоса, необходимо обусловить нужную глубину, на которую будет опущен фундамент и сделать проколы под канализацию для дальнейшего проведения воды в дом. Фундамент не обязательно должен быть массивным и глубоким, а значит простой и недорогой. Важную роль конечно же играет грунт.

Самое страшное для фундамента — это вздутие грунта, т.е. в почве образуются пустоты, которые заполняются воздухом и жидкостью, в зимнее время она подмерзает, а получившиеся ледяные образования начинают разбухать, а когда он начинает таять на верхнем слое земляной поверхности фундамент начинает подниматься вверх, что может привести к неравномерной усадке, перекосу, и тем более самому страшному — разрушение сооружения.

При повышенной влажности и минусовой температуре грунтовой поверхности происходит промерзание. А когда вода принимает вид льда, происходит увеличение объема примерно на 10-ть процентов, поэтому слои почвы начинаю подниматься на том уровне, где имеется промерзание. Зимой земля выталкивает фундамент на уровень выше, а в весеннее время наоборот, погружает поглубже. Все это получается не равномерно, а хаотично, поэтому можем получить начальные трещины в фундаменте, которые начнут его разрушение. Чтобы такого не произошло, фундамент необходимо укрепить и поэтому нужно знать как определить коэффициент выветрелости во время весенних паводков.

Грунтовую почву можно разделить на две большие группы:

1. Пучинистый грунт — глина, песчаная пылеватая и мелкая, крупнообломочная, где имеется глинистый заполнитель, который может превысить 15-ти процентов. Песчаный пылеватый грунт — это грунт имеющий высокую влажность, второе имя ему — плывун, поэтому его стараются не добавлять при изготовлении фундамента для основания, так как он имеет очень низкую способность затвердевания.
2. Непучинистый грунт — крупнообломочный грунт в составе, которого песчаный заполнитель, гравелистый песок, не содержащий в себе фракции глины по размерам могут быть среднего и крупного диаметра. Во время строительных работ на пучинистом грунте всегда необходимо руководствоваться нормативным расчетам глубины и ее промерзания.

Определяем тип грунта

Чтобы понимать, как бороться с проседанием грунта, надо сначала разобраться какой именно грунт находится на дачном участке. Определить тип грунта можно визуальным методом.

Так глинистый грунт в сухом виде очень трудно раздавить, комья такого грунта очень твердые, если все же получается, то в руках остается однородный порошок. Во влажном же виде он довольно мягкий, его можно скатать как пластилин и без труда слепить из глиняного жгута кольцо, любая поделка не растрескается.

Лёссовый грунт (легкие и средние суглинки) – пылевато-глинистый грунт. Комки суглинистого грунта рассыпаются, если их бросить, при растирании в руках можно почувствовать песчаные частички. Из такого грунта жгутик при сгибании развалится, и на нем появятся трещинки. Если поместить лессовый грунт в воду, он быстро размокнет.

Песчаный и супесчаный грунт по структуре рассыпчатый, рыхлый. Комья супесчаного грунта тут же рассыпаются, а у песка их просто нет. Жгутик скатать из такого грунта попросту не получится – рассыплется.

Как определить характеристики

Степень пучинистости грунтов получают после гидрогеологического исследования. Если нет возможности провести замеры, то можно определить по физическим параметрам земли на участке. Самостоятельно получится узнать вид почвы, уровень подземных вод и показатель текучести.

Рядом с предполагаемой стройкой выкапывают две вертикальные узкие ямы, глубиной 1,5-2 м. Непучинистые крупный гравий и скальный монолит определяют визуально. Из среза шурфа берут пробу грунта для установления типа. Небольшое количество смачивают в жидкости. После увлажнения массу в ладонях скатывают в колбаску и загибают в кольцо. Материал из песка не получится собрать, супесь рассыпается на мелкие части. Держит форму глина, а суглинка распадается на 3 куска.

Уровень залегания подземных вод можно вычислить самостоятельно. Если через сутки в шурфе не появилась жидкость, то скважину буром увеличивают еще на 1,5 м. Просочившаяся влага на поверхности грунта станет показателем глубины залегания. Минимальные параметры для слабопучинистых глины и песка – 2 м.

Термическое закрепление лессов

Для выполнения задачи применяются раскаленные газы. По этой причине усиливаемая порода должна обладать высокой газопроницаемостью. Грунты обжигают двумя методами:

• под отдельно стоящие фундаменты здания (столбы, сваи);
• весь массив под домом.

В обоих вариантах для термической обработки используют скважины, в которые помещается камера сгорания для топлива (солярка, горючий газ). Во втором случае скважины размещают так, чтобы границы зон упрочнения соприкасались.

Топливо моет сжигаться только в верхней части скважины или поочередно по всей ее высоте. Здесь все зависит от имеющегося оборудования. Во втором случае оно должно позволять перемещать камеру сгорания.

Схемы термического закрепления грунтов.

Температура обработки лессов не должна превышать 750—850°С. В противном случае порода станет непроницаемой для газов. Средняя продолжительность воздействия высоких температур составляет 5—12 суток. В результате принятых мер структура основания уплотняется, появляются прочные структурные связи, устойчивые к воздействию влаги.

На показатель текучести значительно влияет природная влажность почвы. При изменении процента влажности показатель может быть как отрицательным – для твердого грунта, так и положительным – для текучей консистенции, а также находится в промежуточном состоянии пластичности. При переходах из одного состояния в другое происходит изменение свойств почвы, что учитывается при застройке территории и позволяет избежать ситуаций, когда в результате подтоплений из-за обильных дождей и снегов, коммунальных аварий и пр. основание под сооружением превращается в плывун.

Глинистые грунты в текучем состоянии обладают слабой несущей способностью. Здание, построенное на участке с таким грунтом, подвергнется сильной усадке, деформации, смещению конструкций, что не позволит его использовать по назначению и вскоре приведет к полному разрушению строения. Избежать неприятных последствий можно только при устройстве прочного и надежного фундамента.

Выходные данные

Постпроцессор PLAXIS имеет развитые возможности графического представления результатов расчета. В выходные таблицы заносятся точные значения перемещений, напряжений, структурных воздействий. Все данные могут быть выведены на принтер или плоттер в табличном либо полноцветном формате.

Осуществляется графический вывод деформированной сетки, общие или дискретные перемещения. Производится графический вывод действующего напряжения, порового давления и избыточного порового давления.

PLAXIS позволяет создавать графики всех типов напряжений и перемещений в любом сечении. Существует специальный инструмент для черчения кривых «нагрузка-перемещение», траектории напряжения и диаграмм «напряжение-деформация». Визуализация траектории напряжения дает возможность проникнуть в поведение локального грунта и облегчает анализ рассчитанных в PLAXIS результатов.