Механические характеристики грунта

Во время проведения строительных и земляных работ очень важно изучить механические характеристики грунта. Они позволяют получить полную информацию о почве, на основании чего можно понять, какую нагрузку она способна выдержать. По этой причине изучение всех характеристик грунта является приоритетной задачей при проектировании любых сооружений, в частности фундамента. Также механические характеристики грунта изучаются при строительстве аэродромов, прокладке городских дорог, международных трасс, подземных коммуникаций и трубопроводов. Полученные данные позволяют спрогнозировать возможные деформации почвы, а также устойчивость здания и его отдельных элементов.

Довольно часто застройщики сталкиваются со слабыми грунтами, которые насыщены влагой или склонны к смещению. В таком случае недостаточно провести проверку в полевых условиях, поскольку полученная картина будет неполноценной. Только после того, как будут проведены лабораторные испытания проб, застройщик принимает решение, проектировать на этом участке здание или нет. Проектировщики, зная все показатели механических свойств грунта, могут точно рассчитать площадь и размеры фундамента, а также подберут наиболее подходящий для его строительства бетон. Если же не провести данную проверку, то почва может просесть, что приведет к деформации или разрушению здания.

Характеристики грунта – это основные свойства почвы, зависящие от её состава и взаимосвязей между всеми компонентами. Все они проявляются при воздействии различных нагрузок на определенный участок.

Чтобы вычислить прочность будущего фундамента, рассчитать нагрузку, которую способен выдержать грунт, необходимо иметь всю информацию о механических свойствах грунта. К ним относятся:

· сжимаемость;

· показатель усадки;

· упругость;

· прочность (сопротивляемость растяжениям);

· показатель фильтрации;

· разрыхляемость.

Все механические характеристики грунта зависят от ряда факторов. Основные из них: состав и структура почвы, физическое состояние и ее особенности.

По своему составу грунты делятся на две категории:

· минеральный грунт;

· гранулометрический.

Основными характеристиками их физического состояния можно считать влажность, температуру и плотность.

Деформация

К основным характеристикам деформации относятся следующие показатели:

· упругость. Данная величина является пропорцией между нагрузкой, давящей на грунт, и величиной деформации, которая в свою очередь осуществляется в вертикальной плоскости. Чтобы определить данную величину, необходимо сжать заранее уплотненную почву;

· деформация. Этот показатель является пропорцией между нагрузкой и искажением почвы, возникшим под воздействием определенного давления. Если показатель искажения составляет 5 МПа и меньше, то грунт можно считать мягким.

Стоит отметить, что упругость всегда выше, чем искажение грунта.

Сжимаемость

Сжимаемость – это величина, которая показывает, насколько сжимается грунт, когда он не может расширяться в стороны. Еще одна важная характеристика – это усадка грунта. Данное свойство характеризуется тем, что образец почвы уменьшается в объёме под воздействием уплотняющего давления. К составляющим грунта относятся частички (они отличаются по своему размеру) и поры. Внутри этих пор может находиться воздух либо вода. Эти частички могут быть несвязанными, а могут иметь определенную связь между собой.

Когда во время сжатия почвы она начинает изменяться в объёме, в ней появляется определенное напряжение. Оно возникает потому, что размеры грунтовых пор начинают уменьшаться, из-за чего вода и газ находятся под давлением. Если же в почве содержится большое количество воды, то его полное сжатие произойдет лишь в том случае, если жидкость будет полностью вытеснена из пор. Показатель искажения характеризует следующие данные:

· коэффициент осадки;

· показатель уплотнения;

· сжимаемость.

Показатель сжимаемости может изменяться в довольно широком диапазоне. Он зависит от ряда факторов: состав почвы, её тип и общее состояние на данный момент времени. Показатель искажения может менять своё значение под воздействием определенного давления.

Оценка сжимаемости почвы осуществляется по началу компрессионной линии. При этом давление должно быть не более 1,5 кгс/см2. Если же оно выше, то даже слабые грунты будут плохо сжиматься. Показатель уплотнения позволит определить степень сжимаемости почвы. В свою очередь показатель осадки является отражением величины искажения.

Искажение делится на две основные группы:

· упругие;

· пластинчатые.

Первый вариант (упругие искажения) возникает из-за нагрузок, которые меньше, чем прочность взаимосвязей почвы. Благодаря этому они не оказывают разрушительного воздействия на связи, а сама почва возвращается в своё первоначальное состояние после того, как на почву больше не будет оказываться давление.

В свою очередь пластинчатые искажения сильно уплотняют почву, благодаря чему поры уменьшаются в размере. Из-за этого искажения со сдвигом меняют её исходную форму и в итоге разрушают все основные связи и скелет грунта.

Прочность

Характеристики по этому критерию делятся на несколько подгрупп.

Сопротивляемость растяжению
Данный показатель характеризуется тем, что грунт может противостоять перемещению основных частей почвы, несмотря на создаваемую нагрузку. Данная характеристика широко применяется при расчёте будущего фундамента.

Песчаные грунты отличаются низким показателем сопротивляемости растяжению, поскольку частицы не могут полноценно сцепиться друг с другом. Если же говорить о глинистых почвах, то в данном случае этот показатель будет выше, поскольку отдельные слои такого грунта прекрасно сцепляются один с другим.

Водопроницаемость

Это свойство грунта пропускать воду или другую жидкость. В первую очередь показатель водопроницаемости зависит от состава, структуры почвы и степени ее уплотненности. Если пор в ней небольшое количество, а в состав входит глина, то водопроницаемость будет ниже, чем у песчаника.

От данной характеристики зависит устойчивость будущего здания и показатель уплотнения почв под воздействием нагрузки.

Фильтрация

Это перемещение воды или другой жидкости в почве. Вода при этом может перемещаться в любых направлениях.

Разрыхляемость почвы

Данное свойство характеризуется тем, что в ходе разработки почва может увеличиваться в объёме, поскольку она теряет свои составляющие. Показатель разрыхления бывает двух видов:

· остаточный;

· исходный.

Остаточный показывает, на сколько в ходе уплотнения увеличился объём почвы. Сравнивается данная величина с исходным состоянием образца.

Исходный коэффициент – это соотношение количества разрыхленной почвы к ее количеству в исходном состоянии.

Трещины в почве: как их наличие воздействуют на механические характеристики грунта

Основные показатели, которые влияют на свойства грунта, – это прочность минеральных компонентов, а также связи между частицами. Данные связи можно поделить на несколько основных категорий:

· жесткие или кристаллизационные;

· пластичные;

· вязкие, или, как их еще называют, жидкостно-коллоидные.

Жесткие связи отличаются тем, что они присутствуют в тех почвах, где есть скальные породы. В свою очередь пластинчатыми связями обладают преимущественно глинистые грунты. Жёсткие связи могут растворяться либо не растворяться в воде. Если же они растворяются, то во время данного процесса связи могут смениться на жидкостно-коллоидный тип.

Исходя из особенностей связи, почвы, в которой нет скальных пород, делятся на следующие группы:

· сыпучие. В их составе присутствует обломки, крупные включения и песок;

· глиняные и супеси.

Чаще всего трещины возникают в скальных и глинистых грунтах, поскольку они отличаются высокой плотностью. С учетом этого их делят на следующие группы:

· цельные. В них могут присутствовать либо отсутствовать трещины. Если же трещины есть, то они никогда не пересекаются между собой;

· трещиноватые. В них присутствуют трещины, которые пересекаются между собой. В таких грунтах все равно остаются цельные участки повышенной прочности;

· разборные. В них присутствует сетка из мелких и крупных трещин, пересекающихся друг с другом.

Трещины негативно сказываются на качестве самих грунтах и на их прочности. Из-за наличия трещин почва может сдвигаться. Стоит отметить, что в глинистых почвах и песчанике также могут присутствовать трещины. Из-за них грунт начинает замачиваться, отрываться и двигаться вниз. Чаще всего это возникает в результате оползней и других подобных явлений. Игнорировать появление трещин нельзя, поскольку их наличие может привести к деформированию, проседанию или даже разрушению здания.

Заключение

Механические свойства грунтов играют важную роль при строительстве любого объекта. Они позволяют точно рассчитать, какую нагрузку может выдержать почва и в какой степени она просядет в ходе эксплуатации здания. По этой причине строительство любого объекта начинается с геологических изысканий и проверок, который позволяют получить все необходимые данные. Только после того, как будет получена информация о механических свойствах грунтов, специалисты принимают решение о том, можно ли на данном месте возводить здание, какие оно может иметь размеры и из какого бетона возводить фундамент.

Испытания грунта в лаборатории Санкт-Петербурга

Вакансии

Строительная лаборатория ООО "Бюро "Строительные исследования" занимается испытаниями конструкций и материалов в Санкт-Петербурге и Москве

Основная специализация лаборатории:

Бесплатно вызвать лаборанта на объект или задать вопрос эксперту можно:

1. Заполнив форму на нашем сайте

2. По телефонам:

+7(812)386-11-75 - главный офис в Санкт-Петербурге

+7(965)006-94-59 (WhatsApp, Telegramm) - отдел по работе с клиентами Санкт-Петербург и Москва

3. Написать нам на почту

Подписывайтесь на наши социальные сети и YouTube канал, там много интересной информации и лайфхаков.

Задайте вопрос по этой статье, заполнив форму (телефон не обязателен)