техногенный грунт какая группа грунтов

SGround.ru

Сайт о фундаментах, их основаниях и морозном пучении грунтов

Определяем тип и характеристики грунта самостоятельно без лаборатории

Возможно изучить характеристики грунта без лаборатории?

1. Введение

Важнейшим этапом проектирования фундамента являются инженерно-геологические изыскания которые позволяют определить во всех подробностях какие характеристики у грунтов, залегающих под будущим фундаментом. Эти данные позволят запроектировать максимально дешевый и экономичный фундамент с сохранением необходимых показателей надежности.

[Недостаток сведений о грунтах при проектировании фундамента можно перекрыть только большими запасами по прочности и, как следствие, перерасходом финансов, но и это не дает гарантии надежности]

Всегда, прежде чем отказаться от геологических изысканий, оцените риски от неверного принятия решения по фундаменту и сравните их с экономией на отказе от изысканий. В моем регионе бурение одной скважины и лабораторные исследования образцов грунта обойдутся в 30-40 тысяч рублей (с выдачей официального отчета о инженерно-геологических изысканиях).

Если на заказ изысканий в специализированной организации нет денег, и вы приняли решение самостоятельно запроектировать фундаменты, то необходимо определить характеристики грунтов хотя бы примерно, по визуальным признакам. Об этом читайте в ниже в данной статье.

2. Классификация грунтов

Для классификации грунтов полезно пользоваться нормативным документом – ГОСТ 25100-2011 «Грунты. Классификация» — в нем указано все что необходимо знать о классификации грунтов строителю.

Самые крупные классы грунтов:

Скальные грунты, пожалуй, любой, даже абсолютно неподготовленный, человек сможет отличить от всех остальных типов грунта. На скальных грунтах из-за их высокой прочности проблем с фундаментом, с точки зрения несущей способности основания, не возникает – они часто сами могут служить фундаментом здания или сооружения.

Мерзлые грунты схожи по прочности со скальными и бывают сезонномерзлыми или многолетнемерзлыми. Сезонномерзлые грунты весной превращаются в талые и как основания фундаментов не могут использоваться.

Многолетнемерзлые грунты (ММГ) — это специфические грунтовые условия, проектирование фундаментов на которых одна из самых сложных задач и заниматься этим без помощи профессионалов не рекомендуется. В некоторой степени вопросы проектирования фундаментов на ММГ затронуты в соответствующей статье.

Техногенные грунты (свалки строительного или бытового мусора, грунтовые отвалы, отвалы отходов производств, золошлаковые насыпи) – так же очень специфические условия строительства. Проектирования фундаментов, опирающихся на такие грунты — задача для профессионалов и требует большой осторожности. Строить частный дом на таких грунтах обычно не приходится.

Биогенные грунты и почвенно-растительный слой не следует использовать как основание для фундамента т.к. помимо их очень низкой исходной несущей способности, органическая составляющая со временем разлагается, сильно уменьшаясь в объеме. Это вызывает большие неравномерные осадки фундамента и увеличивает среднюю осадку фундамента. Биогенные грунты как правило заменяют на другие более стабильные и прочные привозные грунты.

Развернутая классификация грунтов, если она вам интересна, будет рассмотрена в отдельной статье, а сейчас остановимся подробно на дисперсных грунтах, которые в подавляющем большинстве случаев служат основанием для фундаментов зданий и сооружений.

Дисперсные грунты делятся на два больших типа:

Крупнообломочные грунты состоят в основном из очень крупных каменных частиц (от 2 до 200 мм и более). Если пространство между каменными частицами крупнообломочного грунта заполнено песком или глинистым грунтом, и такого заполнителя более 30% по массе (для песчаного заполнителя более 40%), то характеристики грунта определяются только характеристиками заполнителя, без учета каменных включений.

[Частицы крупнообломочных грунтов одинакового размера могут называться по-разному: если их грани окатаны, округлые — то их называют валуны, галька, гравий; если не окатаны (заостренные рубленные грани), то частицы называют глыбы, щебень или дресва.]

По гранулометрическому составу (см. ГОСТ 12536) крупнообломочные грунты и пески подразделяют на разновидности в соответствии с таблицей:

[Число пластичности I_p – разность влажностей, соответствующая двум состояниям грунта: на границе текучести W_L и на границе раскатывания W_p. Простыми словами I_p это значение диапазона влажности в котором грунт является пластичным (может быть раскатан в шнур диаметром 3 мм). Чем больше значение I_p тем сильнее связи между частицами, для несвязных грунтов (песков) I_p

По мере увеличения влажности от сухого до водонасыщенного глинистые грунты проходят три состояния: твердое, пластичное и текучее.

По показателю текучести I_L (показателю консистенции) глинистые грунты подразделяют на разновидности в соответствии с таблицей:

По деформируемости дисперсные грунты подразделяют на разновидности в соответствии с таблицей:

3. Основные характеристики дисперсных грунтов для проектирования фундамента

Чтобы сказать, что фундамент выдерживает нагрузки, передаваемые на него, нужно чтобы выполнялись 3 условия:

Для проверки устойчивости основания необходимо вычислить расчетное сопротивление R, а для этого в свою очередь нужны следующие характеристики:

[Возможно для предварительных расчетов фундаментов использование табличных значений расчетного сопротивление грунта R₀, определяемых по коэффициенту пористости и типу/консистенции глинистого грунта или типу по крупности песчаного грунта]

Для расчета по деформации (расчеты осадок) нужны дополнительно: модуль деформации грунта Е.

Попытаемся определить все эти характеристики без обащения к помощи геологов и лаборатории.

Последовательность расчетов столбчатых и ленточных фундаментов на естественном (не свайном) основании подробно описана здесь. Там же можно посмотреть допускаемые осадки, крены и неравномерные деформации фундаментов по нормативной документации.

Кроме того, необходимо будет собрать нагрузки на фундаменты — в этом вам поможет эта статья.

4. Какие характеристики грунта можно и нужно определить без лаборатории?

Итак, если вас интересует как определить характеристики грунта без лаборатории, то речь скорее всего идет о строительстве дачи или небольшого частного дома. Но все равно есть возможность принять более-менее правильные решения по фундаменту.

Для этого нам нужно определить для грунта под подошвой будущего фундамента:

План у нас такой: определив вышеперечисленные показатели грунта мы сможем по таблицам «Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений к СНиП 2.02.01-83» получить табличные физико-механические характеристики грунта (φ, с), включая его модуль деформации Е, а также предварительно посмотреть табличное расчетное сопротивление грунта основания R₀. А это позволит нам выполнить все необходимые расчеты по фундаменты.

И хотя результат будет примерным, все же это лучше, чем строить наугад!

[Обратите внимание! Характеристики грунта, связанные с влажностью, такие как показатель текуческти I_L или степень влажности Sr, определяют для природного состояния грунта, но эти показатели меняются при изменении влажности — например, при замачивании. Глинистый грунт, твердый в природном состоянии, может превратиться в жидкую грязь (I_L > 1) при водонасыщении из-за подъема грунтовых вод или прорыва коммуникаций]

Если у Вас на участке оказались крупнообломочные грунты (более половины массы грунта — это камешки размером от 2 до 200 мм в поперечнике) то радуйтесь – лучшего основания для фундамента не найти (разве что лучше будут скальные грунты, но они создадут очень много проблем при необходимости откопать какой-либо котлован). Правда необходимо понять какой заполнитель между крупнообломочными частицами и сколько его:

5. Отбор образцов грунта

Для начала важно правильно выбрать глубину заложения фундамента – это будет либо глубина заложения ниже расчетной глубины промерзания грунта, либо малозаглубленный фундамент который заранее обречен на перекосы от пучения и приспособлен к этому. Вопрос выбора глубины заложения фундамента подробно расписан в этой статье.

После того как с глубиной заложения фундамента определились нужно сделать шурф или котлован (вертикальная горная выработка квадратного, круглого или прямоугольного сечения, небольшой глубины)

или проще говоря выкопать яму на глубину 0,5-1,5 метра больше чем глубина заложения будущего фундамента (копать можно с помощью дешевой рабочей силы). Размеры шурфа в плане можно делать минимальными, такими чтобы только можно было работать лопатой а стенки вертикальными (это безопасно только при глубине не более 2 м, дальше смотрите по обстоятельствам) или ступенчатыми – ступенчато уменьшая шурф с глубиной.

После откопки шурфа на его стенках будут видны слои грунта и можно будет определить их толщины. Но больше всего нас интересует грунт на глубине, равной глубине заложения фундамента и чуть ниже него – берем оттуда образцы грунта, если возможно ненарушенной структуры (не разрыхляя его).

Образцы грунта отбирать следует на глубине, равной глубине заложения фундамента и далее с шагом 20-50 см по глубине отберите еще несколько образцов. Минимальное количество образцов – 3 шт. Масса образцов нарушенной структуры (согласно ГОСТ 12071-2014):

Монолиты (образцы ненарушенной структуры) связных (глинистых) грунтов Обычно отбирают в виде куба со стороной 10-20 см при помощи ножа, лопаты и т.д. Монолиты из песчаных грунтов отбирают в тонкостенные стальные трубы диаметром 100-200 мм. Погружение трубы осуществляется путем надевания ее без больших усилий на столбик грунта, подрезываемого с краев внизу трубы.

Так же очень важно знать есть ли на этих глубинах грунтовые воды. Грунтовые воды появляются не сразу – необходимо выдержать паузу 30-60 минут. Если грунтовая вода появилась необходимо точно замерить глубину от дневной поверхности земли до зеркала воды.

6. Определяем характеристики дисперсного грунта самостоятельно без лаборатории

После отбора образцов (проб) грунта с ними придется повозиться — необходимо выполнить следующие манипуляции и эксперименты:

[Пылеватые частицы – это частицы размером 0,05…0,001 мм, глинистые – размером менее 0,001 мм, песчаные частицы – размером более 0,05 до 2 мм.]

Далее если вы определили, что грунт является песком необходимо определить его зерновой состав. Гравелистый песок или крупнообломочный грунт вы скорее всего определите сразу по внешнему виду и наличию крупных камней.

Проверим грансостав песка. Воспользуемся ГОСТ 8735-88 «Песок для строительных работ. Методы испытаний». Для этого пробу грунта массой 2 кг полностью высушивают (по ГОСТ в сушильном шкафу, но мы сушим в помещении при комнатной температуре).

Нам понадобятся стандартные сита с отверстиями размером 0.5; 0.25 и 0.1 мм (сита № 063; 0315; 016) и как можно более точные весы (можно кухонные, лучше лабораторные).

Теперь рассмотрим случай, когда грунт оказался глинистым (таких случаев будет большинство). В этом случаем мы по таблице выше уже определили суглинок, глина или супесь перед нами:

и теперь необходимо определить показатель текучести грунта I_L (консистенцию) в природном состоянии, то есть при той влажности которая была у него до отбора пробы (природная влажность).

Т.к. точно определить показатель текучести без лабораторного оборудования достаточно сложно (необходимо точно определить влажность грунта в трех состояниях, в сухом – после прокаливания грунта температурой 105°С), то придется определять этот показатель приблизительно по косвенным признакам пользуясь таблицей:

Из таблицы для надежности лучше принимать I_L по верхней границе диапазона в последнем столбце, но можно принять и среднее значение диапазона.

Коэффициент пористости е, д. е. и для песчаных и для глинистых грунтов определяется одинаково; определяют по его формуле:

где p_s — плотность частиц грунта, г/см3;

p_d — плотность сухого грунта, г/см3.

Плотность частиц P_s практически не меняется для всех грунтов и принимается по таблице:

Плотность сухого грунта P_d (плотность скелета грунта) определяем следующим способом:

Теперь по полученным данным можем используя таблицы 26..28 и 45..50 пособия определить все необходимые для расчетов устойчивости основания фундамента и его осадок физико-механические характеристики:

Нормативные значения удельного сцепления с_п, кПа (кгс/см 2 ), угла внутреннего трения φ_n, град, и модуля деформации Е, МПа (кгс/см 2 ), песчаных грунтов четвертичных отложений.

Нормативные значения удельного сцепления с_п, кПа (кгс/см 2 ), угла внутреннего трения φ_n, град, пылевато-глинистых нелессовых грунтов четвертичных отложений

Нормативные значения модуля деформации пылевато-глинистых нелессовых грунтов

Примечания к таблицам:

Можно так же для предварительных расчетов воспользоваться табличными значениями расчетного сопротивления грунта R₀, тогда не придется вычислять его по формуле, но можно сильно потерять в точности:

Предварительные размеры фундаментов должны назначаться по конструктивным соображениям или исходя из табличных значений расчетного сопротивления грунтов основания R₀ в соответствии с таблицами. Значениями R₀ допускается также пользоваться для окончательного назначения размеров фундаментов зданий и сооружений III класса, если основание сложено горизонтальными (уклон не более 0,1) выдержанными по толщине слоями грунта, сжимаемость которых не увеличивается в пределах глубины, равной двойной ширине наибольшего фундамента, считая от его подошвы.

При использовании значений R₀ для окончательного назначения размеров фундаментов пп. [2.182, 3.41, 8.28 (2.42, 3.10 и 8.4)] расчетное сопротивление грунта основания R, кПа (кгс/см 2 ), определяется по формулам:

где b и d — соответственно ширина и глубина заложения проектируемого фундамента, м (см); g‘_II — расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м 3 (кгс/см 3 ); k₁ — коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, кроме пылеватых песков, k₁ = 0,125, пылеватыми песками, супесями, суглинками и глинами k₁ = 0,05; k₂ — коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, k₂ = 0,25, супесями и суглинками k₂ = 0,2 и глинами k₂ = 0,15.

Примечание. Для сооружений с подвалом шириной В ≤ 20 м и глубиной d_b ³ 2 м учитываемая в расчете глубина заложения наружных и внутренних фундаментов принимается равной: d = d₁ + 2 м (здесь d₁ — приведенная глубина заложения фундамента, определяемая по формуле (34 (8)) настоящих норм). При B > 20 м принимается d = d₁.

Расчетные сопротивления R₀ крупнообломочных грунтов

Расчетные сопротивления R₀ песчаных грунтов

Источник

Группы грунтов по трудности разработки (все таблицы)

Приведем данные таблицы и основные требования к отнесению грунтов к той или иной группе по трудности разработки.

Представленные ниже таблицы приведены только для наиболее распространенной строительной землеройной техники (одноковшовый эксваторы, бульдозеры, скреперы, грейдеры).

Согласно ЕНиР Е2В1

Трудность разработки грунта определяется:

Общая часть ЕНиР Е2В1

п.5. К мерзлым грунтам относятся грунты, содержащие в своем составе лед, изменяющий их структуру и свойства, присущие грунтам до замерзания.

п.6. Грунты галечные и песчаные, имеющие отрицательную температуру, но не сцементированные льдом вследствие их малой влажности, а также крупнообломочные и скальные грунты в зимнее время, нормируются как немерзлые грунты.

п.1. Нормы и расценки настоящей главы предусматривают разработку немерзлых грунтов I — IV групп в естественном состоянии. Тяжелые грунты, а также грунты с примесями, разработка которых в естественном состоянии затруднена, подлежат предварительному рыхлению. Необходимость рыхления грунта определяется в каждом конкретном случае исходя из местных условий (плотности грунта, характера и количества примесей, мощности и состояния машины).

п.2. Разработка машинами ранее разрыхленных немерзлых грунтов нормируется следующим образом:

при работе экскаваторов — по нормам для грунтов на одну группу ниже (грунты II по I; III по II; IV по III);

при работе скреперов, бульдозеров, грейдеров и грейдер-элеваторов — по тем же группам грунтов.

Согласно ГЭСН-2001-01 (ФЕР-2001-01)

Раздел 1 ГЭСН-2001-01:

п.1.4. При пользовании сборником следует:

— классификацию грунтов по трудности разработки производить, руководствуясь их краткой характеристикой приведенной в табл. 1-1, 1-3 и 1-4 Технической части. При этом среднюю плотность грунтов в естественном залегании, указанную в гр. 3 табл. 1-1 Технической части, за определяющий показатель классификации принимать не следует. (Примечание портала Buildingclub: таблица 1-3 и 1-4 — для разработки грунта гидромониторами и земснарядами)

п.1.6. Нормирование разработки выемок, каналов, котлованов и траншей в послойно залегающих грунтах разных групп по трудности разработки следует производить по соответствующим нормам на отдельные группы (таблица 1-1 Технической части).

МЕХАНИЗИРОВАННЫЕ ЗЕМЛЯНЫЕ РАБОТЫ по ЕНиР Е2В1

Распределение немерзлых грунтов на группы в зависимости от трудности их разработки механизированным способом

Наименование и характеристика грунтов

Средняя плотность в естес-твенном залега-нии, кг/м 3Разработка грунтаРыхление грунта бульдозе-рами-рыхли-телямиэкскаваторамискреперами бульдо-зерамигрейдерами одно-ковшовыми1. Алевролиты:слабые1500 IV— ——IVкрепкие2200 V— ——VI2. Аргиллиты плитчатые2000 V— ——VI3. Гравийно-галечные грунты (кроме моренных) с размером частиц, мм:до 801750 III IIIII—св. 801950 II— III——св. 80 с содержанием валунов до 10 %1950 III— III—IVсв. 80 с содержанием валунов до 30 %2000 IV— IV——св. 80 с содержанием валунов до 70 %2300 V— IV——св. 80 с содержанием валунов св. 70 %2600 VI— IV——4. Гипс2200 V— ——VI5. Глина:жирная мягкая и мягкая без примесей1800 IIII IIII—то же, с примесью щебня, гравия, гальки или строительного мусора до 10 % по объему1750 IIII IIIIII—жирная мягкая с примесью щебня, гравия, гальки или строительного мусора св. 10 % по объему1900 IIIII II——карбонная мягкая1950 IIIII IIIIII—тяжелая ломовая сланцевая, твердая карбонная1950- 2150 IV— III——6. Грунт растительного слоя:без корней и примесей1200 II II—с корнями кустарника и деревьев1200 II II——с примесью щебня, гравия или строительного мусора1400 II II——7. Грунты ледникового происхождения (моренные):песок моренный с содержанием валунов весом св. 50 кг (средний размер св. 30 см) до 5 % по объему, а также глина ленточная моренная с тонкими прослойками мелкозернистого песка1700- 1800 II— ———песок моренный с содержанием валунов весом св. 50 кг (св. 30 см) от 5-10 % по объему; супесь, суглинок и глина моренные с включением валунов весом св. 50 кг (св. 30 см) до 5 % по объему

1750- 2250 III— ———песок моренный с содержанием валунов весом св. 50 кг (св. 30 см) от 10-15 % по объему; супесь и суглинок моренные с содержанием валунов весом св. 50 кг (св. 30 см) от 5-15 % по объему1800- 2250 IV— ——Vсуглинок тяжелый моренный с включением валунов весом св. 50 кг (св. 30 см) до 15 % по объему2000- 2200 V— ——VIсупесь и суглинок моренные с содержанием валунов весом св. 50 кг (св. 30 см) от 15 до 30 % по объему; пестроцветные, глинистые переувлажненные моренные грунты с включением валунов св. 50 кг (св. 30 см) до 15 % по объему*2300- 2500 VI— ——VII8. Дресва в коренном залегании (элювий)2000 V— ——VII9. Дресвяный грунт1800 IV— ——IV10. Известняк пористый выветрившийся1200 V— ——V11. Конгломераты слабоцементированные, а также из осадочных пород на глинистом цементе1900- 2100 V— ——VI12. Лесс:мягкий без примесей1600 II II—мягкий с примесью гравия или гальки1800 III III—твердый1800 IVII III——13. Мел:мягкий1550 IV— ——Vплотный1800 V— ——VI14. Мергель:мягкий, рыхлый1900 IV— ——Vсредний, плотный2300 V— ——VI15. Опока:мягкая1900 V— ——VIтвердая1900 V— ——VII16. Песок:без примесей, а также с примесью щебня, гравия, гальки или строительного мусора до 10 % по объему1600 III IIII—то же, с примесью св. 10 % по объему1700 III II——барханный и дюнный1600 II— IIIIII—17. Ракушечник:слабосцементированный1200 III— ———сцементированный1800 V— ——VI18. Скальные грунты, предварительно разрыхленные (кроме отнесенных к IV и V группам)— VI— ——VII19. Солончак:мягкий1600 II IIIтвердый1800 III— IIIIIIIV20. Сланцывыветрившиеся200 V— ——VIглинистые средней крепости2600 V— ——VII21. Суглинок:легкий и лессовидный без примесей1700 II II—легкий и лессовидный с примесью щебня, гальки или строительного мусора до 10 % по объему1700 II II—то же, св. 10 % по объему1750 IIII II——тяжелый без примесей и с примесью щебня, гравия, гальки или строительного мусора до 10 % по объему1750 IIII IIII—то же, с примесью св. 10 % по объему1950 III— II——22. Супесь:без примесей, а также с примесью гравия, гальки, щебня или строительного мусора до 10 % по объему1650 III IIII—то же, с примесью св. 10 % по объему1850 III II——23. Строительный мусор:рыхлый и слежавшийся1800 II— II——сцементированный1900 III— III——24. Торф:без древесных корней800- 1000 II II—с древесными корнями толщиной до 30 мм850- 1100 II I——то же, св. 30 мм900- 1200 II— II——25. Трепел:слабый1550 IV— ——Vплотный1770 V— ——VI26. Туф1100 V— ——VI27. Чернозем и каштановый грунт:мягкий1300 II II—отвердевший1200 IIII IIIII—28. Шлак:котельный700 I— I——металлургический, выветрившийся— II— I——то же, невыветрившийся— III— ———29. Щебень1750- 1950 II— III——

* Разработка моренных грунтов при наличии валунов весом св. 50 кг (средний размер св. 30 см) в количестве по объему св. 15 % для песков моренных и суглинков тяжелых моренных и св. 30 % для супесков и суглинков моренных нормируется по местным нормам.

Примечание к таблице 1. Отнесение грунтов к I-IV группам, а пестроцветных моренных глин к VI группе (п. 7) произведено в условиях разработки их без предварительного рыхления. Порядок нормирования разрыхленных грунтов I-IV групп указан в п. 3 Техн. ч. гл. 1.

К V-IV группе отнесены грунты (кроме пестроцветных моренных глин — п. 7), разрабатываемые одноковшовыми экскаваторами после предварительного разрыхления.

Распределение мерзлых грунтов на группы в зависимости от трудности их разработки механизированным способом по ЕНиР Е2В1

РУЧНЫЕ ЗЕМЛЯНЫЕ РАБОТЫ по ЕНиР Е2В1

Распределение грунтов на группы в зависимости от трудности их разработки вручную приведено в табл.1.

1. Классификация моренных грунтов приведена при условиях разработки вручную лишь вмещающей среды с примесью гравия и гальки без разработки валунов.

2. Грунты I-IV групп отнесены к нескальным, IVр-Vр — к разборно-скальным, V-VII — к скальным.

3. Грунты, наименование и характеристика которых приведена в табл. 1, разрабатываются с рыхлением их одним из способов, указанных в табл. 2. Группы грунтов, наименование которых не приведено в табл. 1, определяются: для нескальных и разборно-скальных грунтов в соответствии со способами их рыхления, указанным в табл. 2; для скальных грунтов — по результатам пробного бурения в зависимости от времени чистого бурения 1 м шпура, указанного в табл. 3.

Распределение грунтов на группы в зависимости от трудности разработки по ГЭСН-2001-01 (ФЕР-2001-01)

Таблица 1-1

Примечания к таблице 1:

— 4р — 5р группы — разборно-скальные;

— 1 м — 4м вечномерзлые и сезонномерзлые;

— скальные породы 6-11 группы по буримости отнесены к скальным, предварительно разрыхленным грунтам 6 группы по трудности разработки для одноковшовых экскаваторов;

— скальные грунты 5 группы по буримости после разрыхления нормируются для одноковшовых экскаваторов по 5 группе;

— для бульдозеров к 4 группе отнесены все предварительно разрыхленные скальные породы.

Источник