Несущая способность грунта и способы ее увеличения

В контексте создания фундаментов грунты следует рассматривать как строительный материал для оснований. Это означает, что при строительстве следует четко понимать, из каких грунтов состоит основание фундамента, и какие неприятные сюрпризы это основание может преподнести.

Обломочные грунты

Эти грунты состоят преимущественно из обломков кристаллических и осадочных пород разной степени выветрелости. Они распространены наиболее широко и чаще других встречаются на строительных площадках.

В подгруппе обломочных грунтов различают:

  • крупнообломочные – несцементированные грунты, в которых более 50% массы составляют частицы размером более 2 мм;
  • песчаные – непластичные грунты (число пластичности менее 1), в которых более 50% массы составляют частицы размеров менее 2 мм;
  • глинистые – пластичные (число пластичности более 1) грунты, в которых также преобладают частицы размером менее 2 мм.

Крупнообломочные и песчаные грунты в свою очередь делятся на типы (см таблицу)

Таблица. Типы крупнообломочных и песчаных грунтов

Для определения типа грунта берут его пробу и устанавливают массовые доли разных фракций. Затем доли последовательно суммируют – сначала доли частиц размером более 200 мм, затем более 10 мм – до тех пор, пока доля частиц в сумме не будет соответствовать одному из значений в правом столбце таблицы (проход по таблице осуществляют сверху вниз).

Классификация крупнообломочных грунтов по составу заполнителя

Если доля песчаного заполнителя составляет более 40%, грунт называют крупнообломочным с песчаным заполнителем.

Если доля пылевато-глинистого заполнители составляет более 30%, грунт называют крупнообломочным с пылевато-глинистым заполнителем.

Крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем имеют более благоприятные свойства для строительства фундаментов. Пылевато-глинистые частицы ухудшают эти свойства. Лучше, чтобы физической глины в грунте было поменьше.

Классификация крупнообломочных грунтов по выветрелости

О коэффициенте выветрелости я писал в этой статье. Если:

  • Кв.к. < 0,5 – грунт считается невыветрелым;
  • 0,5 < Кв.к. < 0,75 – грунт считается слабовыветрелым;
  • Кв.к. > 0,75 – грунт считается сильно выветрелым.
Читайте также:  Гидроизоляция фундамента горизонтальная и вертикальная: устройство

Классификация грунтов по насыщению водой

Для оценки насыщения водой используют показатель степени влажности, о котором я писал тут. Если:

  • Sr < 0,5 — грунт считается маловлажным;
  • 0,5 < Sr < 0,8 – грунт считается влажным;
  • Sr> > 0,8 грунт считается насыщенным водой.

Классификация песчаных грунтов по неоднородности гранулометрического состава

Песчаные грунты дополнительно классифицируются по неоднородности. Коэффициент неоднородности рассчитывается по формуле:

Cu =d60/d10, где:

  • d60 – такой диаметр частиц, частицы меньше которого составляют 60% массы грунта;
  • d10 — такой диаметр частиц, частицы меньше которого составляют 10% массы грунта.

Если Cu больше 3, грунт считается однородным, в противном случае – неоднородным.

Классификация песчаных грунтов по плотности сложения.

Таблица

Плотность сложения определяется на местности методом зондирования и другими методами.

Классификация песчаных грунтов по содержанию органических веществ

Для оценки содержания органических веществ используют показатель Iom – отношение массы органических веществ к общей массе абсолютно сухого грунта. Для этого грунт сначала высушивают и взвешивают, затем прокаливают и еще раз взвешивают. Разница в массе и равна массе органических веществ.

Если Iom > 0,03, но Iom < 0,1, к названию грунта добавляют слова «с примесью органических веществ» Если Iom > 0,1 грунт считается биогенным.

Содержание органических веществ в грунте ухудшает его свойства как основания фундаментов.

Классификация песчаных грунтов по водонасыщенности аналогична таковой для крупнообломочных грунтов (см. выше).

О классификации и свойствах пылевато-глинистых грунтов вы можете узнать в статье «Пылевато-глинистые грунты. Основные типы»

Таблица средней несущей способности различных грунтов

Далее следует таблица с указанием средних цифр несущей способности или, как её ещё называют, расчетного сопротивления разных типов грунта в кгс/см².

Prev 1of1 Next

Более точные расчеты с учётом всех коэффициентов, которые отображают влияние каждого существующего в реальных условиях фактора, можно выполнить следуя рекомендациям в нормативном своде правил за 2011 год СП с названием Основания зданий и сооружений. Это официальное издание более старого стандарта СНиП *, выполненное научно-исследовательским институтом имени Н.М. Герсеванова.

Читайте также:  Как укладывать арматуру для ленточного фундамента

В приведенной таблице отображены усреднённые результаты расчётов, проведенных с использованием формул и данных, основанных на описанном выше своде правил 2011 года.

Здесь можно видеть, что существует достаточно большой разброс в показателях сопротивления грунта. Это обусловлено в первую очередь влажностью почвы, которая непосредственно зависит от уровня залегания грунтовых вод.

Если нужно получить цифры в МПа или в Н/см², то можно перевести указанные в таблице значение согласно установленным соотношениям величин.

  • 1 кгс/см² = 0,098 МПа или 1 МПа = 10,2 кгс/см²
  • 1 кгс/см² = 9.8 Н/см² или 1 Н/см² = кгс/см²

Для удобства существует также таблица, где указаны средние цифры расчетного сопротивления грунта в Н/см²

Prev 1of1 Next

Аналогичная проблема с таблицами подобного рода — очень существенное различие между минимальными и максимальными значениями. В общем случае рекомендуется брать минимальные показатели, которые указаны в табличных данных. Для примера разместим ещё одну таблицу, наглядно иллюстрирующую подход зарубежных специалистов к обнародованию данных своих исследований.

Prev 1of1 Next

Очевидно, что табличные цифры используются, как правило, теми, кто принял решение не заказывать профессиональное геологическое исследование почвы на своём участке. Поэтому имеет смысл давать показатели с запасом, чтобы при самостоятельных расчетах, даже если в них закрадется небольшая погрешность, это не привело к непоправимым последствиям.

В то же время даже при значительном запасе по прочности не факт, что конструкция здания будет достаточно стабильно стоять на основании в течение десятков лет. За такой срок качество грунта может измениться, если не были соблюдены соответствующие меры по защите фундамента от скопления осадочных вод. Для этих целей обязательно следует изготавливать отмостку с хорошей гидроизоляцией и дренажную систему по периметру постройки для централизованного сбора стоков.

Определение типа грунтов

Для выполнения расчетов и построения геологического разреза необходимо определить типы грунтов. Сначала проводятся полевые геологические работы, в ходе которых на участке бурят несколько скважин.

Читайте также:  Cтолбчатый фундамент своими руками пошаговая инструкция

В процессе бурения через равнее промежутки геологи изымают из толщи земли образцы породы, укладывают их в специальные контейнеры и подписывают. Весь изъятый материал ведут в лабораторию для дальнейшего исследования.

Определить состав пород и их характеристики самостоятельно невозможно. Для этого потребуется специальное оборудование и знания. Без помощи профессионалов можно только примерно определить тип породы с помощью простого метода. Из насыщенного водой грунта пробуют скатать «колбаску».

От полученного результата зависит пластичность:

Определение типа грунтов
  • Длинный (до полуметра) жгут — высокая пластичность, грунт связный, частиц не видно. Это характерно для глинистых пород;
  • Жгут получается коротким, образуются трещины, он рвется — пластичность средняя, грунт связный, в составе в основном присутствуют глинистые частицы, содержание песка от 10 до 30%. Это характерно для суглинков.
  • В насыщенном водой состоянии жгут скатать невозможно — грунт несвязанный, состоят из заметных глазу частиц. Характерно для песка.

Рис. 3 Схема состава различных пород

Точно определить тип породы и его характеристики возможно только в лабораторных условиях.

Песчаные и глинистые грунты

Строительство в основном ведется на песчаных и глинистых грунтах. Скальные породы вообще не требуют фундамента, но они и непригодны для земледелия.

Мы подробнее рассмотрим наиболее распространенные типы грунтов, на которых обычно ведется строительство домов.

Песчаные и глинистые грунты

Песчаные грунты подразделяются на несколько категорий, в зависимости от размера составляющих их частиц:

  1. Гравелистый песок – с песчинками от 0,25 до 5 мм
  2. Крупный песок – с частицами от 0,25 до 2 мм
  3. Средний песок – 0,1 – 1 мм
  4. Мелкий, пылевидный песок – с частицами менее 0,1 мм

Песчаный грунт В свою очередь глинистые грунты подразделяются на:

  1. Супеси – содержащие до 10% глинистых частиц, хорошо крошатся.
  2. Суглинки – с содержанием глинистых частиц от 10 до 30%. Имеют высокую пластичность и хорошее сцепление. Крошатся при высыхании.
  3. Глины – с наибольшим содержанием мелкодисперсных частиц. Высокопластичны, и как раз являются материалом для работы скульпторов, так как не разрушаются при затвердевании. В то же время достаточно плотны при высыхании.
Песчаные и глинистые грунты

Пласты глинистого грунта в разрезе