Какие бывают разновидности грунтов?

Какой лучше фундамент для глинистой почвы

Фундамент на глинистой почве должен обладать высоким показателем устойчивости к трансформации почвы. Наиболее подходящими для строительства в условиях нестабильности грунта с повышенной влажностью являются ленточный фундамент или фундамент на сваях.

Ленточный фундамент

Такой тип фундамента отлично подходит как для легких деревянных стен, так и для более тяжелой кладки из кирпича. Устанавливать ленточный фундамент можно практически в любом грунте при условии глубокого залегания грунтовых вод. Главным недостатком такой технологии считается трудоемкость процесса.

Для строительства мелкозаглубленного ленточного основания нужно вдоль всего периметра здания вырыть траншею от 50 до 70 см ниже грунтового уровня. Траншею необходимо залить бетоном, создавая монолитную полосу высотой от 50 см и шириной 30-50 см. Ее укладывают на песчаную подушку, сверху которой возводиться кирпичная надстройка.

Для усиления прочности и надежности такой фундамент следует строить на специальных шуфтах — это опорные сваи, которые располагаются ниже уровня промерзания и устанавливаются через каждые 2 м по периметру основания. Грани фундамента следует сделать расширенными к нижней части и наполнить пазухи утрамбованным песком, чтобы снизить степень воздействия вспучивания почв.

Монолитная лента на 90-160 см ниже уровня грунтовых вод (фундамент глубокого заложения) являет собой прочное основание для любого дома. Она способна устоять против движения слоев почвы. Данный тип фундамента совместим практически со всеми видами почв, а при создании глубокой траншеи будет пространство для обустройства подвального помещения.

Фундамент на сваях

Содержание в грунтах большого количества воды или их слабость в месте предполагаемого строительства дома становится поводом для строительства фундамента на сваях. Различают сваи нескольких видов: висячие сваи, устанавливаемые на подвижных почвах и сваи-стойки (на несжимаемых грунтах).

Под дома со значительными вертикальными нагрузками возводят свайные поля, сваи кустами — под колонны, ряды — под стены, а под опоры ставят по одной свае. Железобетонную плиту или балку, которую называют ростверком, укладывают поверх свай. Это делают для того, чтобы объединить сваи в одно целое, на чем потом будет строиться дом.

При возведении фундамента сваи необходимо вбивать в землю до тех пор, пока они не достигнут уровня несжимаемого грунта. В основном используют буронабивные (их закручивают в грунт благодаря специфической винтообразной форме) или набивные сваи (их забивают при помощи специальной сваебойной машины).

Фундамент, выполненный по такой технологии, характеризуется максимальной надежностью. К тому же исключается возможность повреждения здания в результате движения нестабильной почвы.

Этимология термина

Слово «суглинок» — означает «близкое к глине, рядом с глиной» и этимологически делится на две части следующим образом: приставка «су-», родственная современным русским приставкам «с-» и «со-», а также корень «глин-(ок)». На современном русском языке данное слово могло бы звучать как соглина (как например сотоварищ, соратник, сотрудник).

Для сравнения можно привести в пример такие слова, как супесь (почва, близкая к песку, но не песок), сумрак (состояние, близкое к темноте (мраку), почти мрак), сутолока (состояние, близкое к толкотне, тесноте (толоке), но ещё не теснота), судорога (состояние, близкое к дрожи, но ещё не сама дрожь).

Чем отличается от супеси и глины?

Важно знать отличие суглинистого грунта от глины и супеси. Различные культуры имеют разные предпочтения, но, как правило, все они плохо растут и плодоносят на грунтах с большим количеством этих элементов в составе

Рассмотрим, в чём разница между этими тремя типами почв.

• Суглинок обладает большей пористостью по сравнению с песчаным грунтом, содержит больше влаги, так как активно её впитывает и задерживает, кроме того, порода подвержена пучению. При замерзании и переходе воды в твёрдое состояние суглинок расширяется, соответственно, объём земли увеличивается.
• На фоне суглинистой глинистая почва более пластична, не образует трещин при скатывании, а пучение у неё выражено в большей степени из-за высокого поглощения воды. Но она более плотная, тяжёлая, потому может выдерживать нагрузку до 6 кг на 1 кв.см.
• Супесь – это тип грунта, в составе которого глина занимает наименьшее количество процентов. Это несложно понять, подержав материал в руке – он почти не скатывается и быстро рассыпается. Песок определяет низкий уровень пористости почвы – это означает, что она отличается меньшим впитыванием влаги и почти не расширяется. А также мала и её несущая способность, за исключением грунтов после обработки в целях уплотнения.

Глина как природный материал и ее особенности

На глинистых грунтах можно делать фундаменты дома любым способом. Использование того или иного основания зависит от индивидуальных характеристик участка и финансовых возможностей хозяина. Анализ почвы поможет безошибочно определить тип основания

При выборе оптимального типа основания необходимо учитывать следующие особенности:

• количество глины в грунте;
• границу промерзания;
• уровень грунтовых вод.

Определение всех перечисленных параметров реализуется за счет проведения качественного анализа почвы. В случае перехлеста горизонта грунтовых вод с уровнем промерзания почвы целесообразно до проведения работ по закладке основания дома оборудовать примитивную дренажную систему для отвода воды.

Реализуется дренаж путем копки траншей по периметру будущего размещения фундаментных элементов. На глинистых грунтах, как правило, обустраивают следующие виды оснований:

• ленточный;
• свайный;
• мелкозаглубленный плитный;
• глубокого размещения (в регионах с чрезмерно низким температурным режимом).

Основная особенность глины – способность быстро размываться под действием воды, не пропуская при этом ее вглубь. Пласты глины могут залегать на достаточной глубине, а проникшая к ним вода при низких температурах промерзает и вспучивает грунт. Поэтому глинистые почвы называют пучинистыми, а перед началом строительства настоятельно рекомендуют провести исследования состава и однородности грунтов на участке. В противном случае глина может повести себя неожиданно, довольно быстро превратив заглубленный фундамент в наземный.

В общем случае различают речную (аллювиальную) и ледниковую глины. Первая залегает вблизи водоемов, в низинах и обладает высокой пластичностью. Строительство на таких участках противопоказано, а в исключительных случаях дома имеют свайный фундамент. На ледниковых пластах можно уверенно возводить бетонные основания, но лишь при условии их глубокого залегания.

Определяем механический состав почвы – тест с водой

Основные типы почв: легкая (песчаные и супесчаные), среднетяжелая (суглинистые), тяжелая (глинистые). Определение механического состава проводят с помощью знакомого многим теста. Горсть земли хорошо увлажните водой, стараясь получить по консистенции густую пастообразную массу. Теперь возьмите смоченный комок в руки и попытайтесь скрутить из него «колбаску» и сделать кольцо. Результат эксперимента подскажет вам, какой тип почвы вы держите в руках. Если почва хорошо сворачивается и образует плотное кольцо, значит земля тяжелая.

Определяем тип почвы

В случае если она хорошо сворачивается, однако при скручивании в кольцо образует трещины, ее относят к среднему типу. А если она рассыпается в руках и из нее невозможно сделать даже тонкий жгут, это означает, что земля легкая. Эти типы почв бывают водо- и воздухопроницаемыми, отличаются плотностью и влагоёмкостью. Каждый из них приспособлен для выращивания различных культурных растений, с индивидуальным подходом к уходу и подкормке.

Расчет

Расчет несущей способности — это основная цель геологических изысканий. Выполнять его можно только после определения типа пород внутри скважин и получения чертежей геологических разрезов на территории строительной площадки.

Чертеж поможет определить положение слоев пород в толще земли и даст представление о возможности строительства на площадке.

Несущая способность (R) определяется по формуле согласно алгоритму:

1. Значение R0 (сопротивление осевому сжатию) определяется с помощью таблицы и напрямую зависит от типа грунта;
2. Рассчитывается глубина промерзания. Это значение индивидуально для каждого региона. Будет зависеть от типа пород в верхних слоях;
3. Выбирается оптимальная глубина заложения в толще одного из прочных слоев непучинистого грунта, ниже глубины промерзания;
4. Выполняется расчет по формулам: R=R0*[1+k1*(b-100)/100]*(d+200)/2*200 — при принятой глубине заложения до 2 м и R=R0*[1+k1*(b-100)/100]+k2*g*(d-200) — когда глубина заложения превышает 2 м.

Данные для расчета:

• k1 — коэффициент берется из таблицы в зависимости от вида породы. 0,125 для устойчивых крупнообломочных или песчаных и 0,5 для глин, супеси и суглинков;
• k2 — применяется для расчетов несущей способности устойчивых пород (слежавшиеся крупнообломочные или песчаные породы);
• g — необходим для нахождения удельного веса грунта от подошвы слоя и до нижней части фундамента или следующего слоя;
• b — ширина, опирающейся на основание части фундамента;
• d — глубина заложения.

После нахождения фактической несущей способности ее сравнивают с требуемой. Если вторая будет больше первой, то придется менять конструкцию будущего дома (увеличивать площадь опирания фундамента на основание или глубину заложения, менять вид фундамента, выбирать в качестве основания другой, более прочный слой).

Понятие о грунтах

Под термином грунт понимают:

• собирательное название горных пород (включая почвы), техногенных образований, гео-композитов, залегающих преимущественно в зоне выветривания земной коры и являющихся объектом деятельности человека и рассматриваемые со строительной и инженерно-хозяйственной точек зрения или при общем подходе к оценке верхней части литосферы (мерзлый, твердый грунт и т.п.);
• основание зданий, сооружений и композит конструкции самого сооружения (для дорог, насыпей, плотин);
• среда для размещения подземных сооружений (тоннелей, трубопроводов);
• название породы в горнодобывающей промышленности (отвалы).

Этот термин используется при оценке донных осадков (илистый грунт) и описании образований космического происхождения типа зернистого поверхностного слоя Луны (лунный грунт), а также для пород особого состояния, строения и свойств, изъятых при проходке горных выработок (шахт, траншей) и др. (грунт отвальный), которые нередко бывают токсичными. Из них слагаются специфические техногенные формы рельефа (отвалы, терриконы). Они используются при засыпке нежелательных понижений и отработанных горных выработок.

Грунт — сложная система (композит) из твердых минеральных частиц и включений льда, органоминеральных образований, жидких (водные растворы), газообразных компонентов. Различный генезис грунта определяет их вещественный и механический состав и структуру, от которых зависят его свойства.

Песчаные грунты

К песчаным грунтам относятся почвы, в составе которых преобладают частицы размером до 2мм (от 50%). Пески отличаются сыпучестью в сухом состоянии, отсутствием пластичности во влажном состоянии, способностью уплотняться и проседать под нагрузкой. В зависимости от коэффициента пористости пески делятся на плотные, среднеплотные и рыхлые. В зависимости от коэффициента влажности пески делятся на насыщенные (более 80% пор грунта заполнено водой), очень влажные (50-80%) и маловлажные (до 50%).

Важным критерием прочность песчаного грунта является размер преобладающих компонентов состава – чем больше размер частиц, тем прочнее грунт: мелкий песок теряет утрачивает несущую способность при увлажнении и быстро промерзают в холодное время года, тогда как крупные и среднекрупные пески почти не реагируют на нагрузку и увлажнение. По размеру и составу частиц песчаный грунт делится на несколько видов:

• пылеватый песок – песок с преобладанием частиц меньше 0,1мм (более 75%);
• мелкий песок – песок с преобладанием частиц крупнее 0,1мм (более 75%);
• средний песок – в его составе преобладают частицы крупнее 0,25 мм (от 50%);
• крупный песок – более 50% состава грунта занимают частицы крупнее 0,5 мм;
• гравелистый песок – на 25% и более состоит из частиц крупнее 2 мм.

Мерзлые и вечномерзлые

Мерзлые грунты меют температуру ниже нуля, в том или ином виде содержат в составе льдистый частицы. После нахождения в мерзлом состоянии от 3 лет и больше такие грунты уже приобретают свойства вечномерзлых грунтов.

В замерзшем состоянии мерзлые и вечномерзлые грунты очень прочные, не подвержены деформациям, так как связующие их криогенные структуры повышают первоначальную прочность.

В процессе таяния полностью меняется структура и физико-механические свойства, происходят серьезные деформации. Некоторые грунты даже становятся жидкими после оттаявания. 

Основная особенность всего класса мерзлых грунтов — просадочность при таянии, когда происходит масштабное уменьшение объема грунта. Вечномерзлые грунты — достаточно проблемный тип грунта для проектирования и строительства.

Какой фундамент выбрать? Это можно определить только после определения всех необходимых расчетных деформационо-прочностных характеристик в процессе лабораторных испытаний. 

Первый вариант — сохранить структуру криогенных связей — мерзлое состояние как во время строительства, так и при дальнейшей эксплуатации. Сохранение вечной мерзлоты грунта сохраняется путем организации холодных первых этажей, проветриваемых холодных подполий с вентилируемыми продухами. В этом случае определяем мин.глубину заложения фундамента по СНиП 2.02.04-88:

Второй вариант — подготовка сооружения к неравномерной осадке. Можно заменить неустойчивый грунт на непосадочный песок или крупнообломочный грунт. Можно также опирать фундамент на более прочный слой, тогда можно использовать вечномерзлые грунты в оттаявшем состоянии или состоянии таяния. Это возможно лишь при условии наличия в массиве грунта прочных малодеформирующихся в процессе оттаивания грунтов.

Заглубление фундамента в этом случае осуществляется на основании расчетной глубины сезонного промерзания грунта df и уровню подземных вод, которые образуются в процессе оттаивания.

Необходимо застраивать площади на вечномерзлой земле только по одному из вариантов, а не так, что сосед выбирает холодный первый этаж, а вы — сваи.

Стоить отметить, что широко используемые в северном строительстве сваи тоже подвержены негативному воздействию: напорному давлению вод при промерзании грунта; хим. агрессивности воды оттаявшего слоя; появлению трещин из-за температурных деформаций.

Это интересно: Огнестойкость

Скальные грунты

Самые надежные, но и самые редкие на территории Северо-Западного региона грунты. Скальная основа отличается прочностью, устойчивостью к размыву и деформации, долговечностью и безопасностью для строительства. Залегают такие грунты сплошным массивом, поэтому строить фундамент можно без дополнительного заглубления, сразу на поверхности грунтовой основы.

Как улучшить на участке?

Суглинистая почва хотя и является плодородной, нуждается в периодическом удобрении, известковании и проведении прочих аграрных мероприятий, особенно если в ней высокий процент содержания глины.

• Прежде всего следует выровнять участок, чтобы лишняя влага на нём не застаивалась.
• Перекопка требуется осенью, до сезона дождей, но при этом разбивать комья не рекомендуется. Структура комков улучшается во время зимнего периода, и за счёт этого быстрее происходит прогрев почвы и её просыхание после схода снежных масс. Желательно весной тоже однократно перекопать грунт.
• Во время обработки земли нельзя выворачивать наружу подзолистый слой. Одновременно с этим почву нужно удобрить минеральными составами. При высокой плотности можно добавить измельчённую кору, сено, хворост или мелкокрошеный кирпич.
• Сделать такую землю более плодородной поможет внесение выветренного тёмного торфа с невысоким процентом железа либо органики до 2-х вёдер на 1 кв.м. Облагораживайте верхний слой суглинка не более чем на 10-12 см – так в нём будут присутствовать полезные микроорганизмы, а это положительно скажется на его рыхлости.
• В небольшом количестве применяют опилки (1 ведро на кв.м), лучше всего – использованные в качестве подстилок для домашнего скота, они уже смочены уриной, предупреждающей чрезмерное впитывание материалом азота, необходимого грунту.
• Добавление в землю навоза обогатит её питательными веществами, но для этого подходит только перебродивший овечий или конский продукт.
• Нужно добавлять в тяжёлую суглинистую почву перегной и песок, обязательно в нужной пропорции для каждой культуры.
• Можно делать удобрение и из зелёных растений, например, озимой ржи, которую перекапывают в весеннее время.
• А также следует мульчировать приствольную зону растений – это позволит задержать рост сорных трав, исключит частую прополку, рыхление и орошение, устранит проблему переувлажнения.

Известкование, то есть нейтрализация кислой реакции, проводится осенью, раз в 4 года. Это полезно не только для раскисления, но и для увеличения урожайности благодаря кальцию. Щелочные средства добавляются с учётом механического состава, уровня кислоты и кальция в исходном составе.

Разновидности грунта согласно ГОСТ 25100-2011

Все грунты можно классифицировать по гранулометрическому составу на:

1. Скальные
2. Дисперсные
3. Мерзлые, мы их не будем рассматривать в рамках этой статьи.

Упростим сложную и подробную классификацию, приведенную выше:

1. Самые прочные и способные нести высокую нагрузку – скальные (известняки — но не все, и только не при высоком уровне вод, а также гранит, сланцы), они не часто встречаются, более распространены дисперсные. Скальные грунты не вспучиваются, не проседают.
2. Дисперсные грунты . Нас интересуют следующие типы грунтов: крупнообломочные (например, валуны, дресва, галька), глина, суглинки, супесь, песок, ил, песок, торф, пылеватый песок, лёссовые грунты.

По классификации гранулометрического состава, приведенной ниже в таблице несложно определить размерность частиц.

Если вы по какой-то причине не можете отнести в лабораторию пробы грунта (например, нет в вашем городе лаборатории), то без лаборатории, так сказать «в полевых условиях», грунт можно диагностировать по описанию в следующей таблице:

Еще один популярный способ определения в полевых условиях типа грунта — во влажном состоянии, будем «катать колбаски». Разумеется, щебень или торф вы итак определите визуально, такой способ подходит для глиносодержащих видов грунта. Смачиваете образец грунта водой и пытаетесь скатать жгутик ладонями. По признакам определяете тип.

Для того, чтобы у вас было представление о том, как выглядят суглинок, супесь, глинистая почва, песчаная почва приведем следующее изображение:

Есть некоторые способы, по которым можно определить типы грунта, гранулометрический их состав, а также некоторые их характеристики, вроде плотности, влажности, но для этого вам придется проводить опыты (которые, к слову, мы бы не советовали вам проводить самостоятельно, проще обратиться в лабораторию, и заниматься тем, что у вас отлично получается, предоставив лабораторные опыты специалистам, которые смогут замерить физ.свойства грунтов, их состав наиболее точно, без больших погрешностей).

Использование

Суглинистая земля подходит под застройку, но при этом необходимо учитывать уровень и подъём грунтовых вод в период паводков. Лучше, если место не подвержено затоплению и находится на некоторой возвышенности – это исключит сырость, снизит риск затопления. Суглинок широко используется для посадки плодовых и ягодных кустарников, разных садовых и огородных культур.

Почва и высаженные в ней растения нуждаются в особом уходе:

• поскольку в весеннее время суглинки долго прогреваются, не стоит сажать на них культуры слишком рано, а также при низких температурах и во время дождей;
• посев и посадку осуществляют на высоко расположенных, приподнятых грядках;
• в некоторых случаях до высаживания весной стоит провести дренаж почвы при помощи выкопанных дренажных водоёмов и ям, куда будет уходить лишняя влага;
• осенью нужно перекопать грунт, а в течение всего сезона регулярно разрыхлять его;
• даже при оптимальном плодородии почвы и её хорошем составе нельзя забывать об известковании и удобрениях, что позволит получать обильные урожаи.

Песчаные грунты

Основным компонентом песчаных грунтов является физический песок (достаточно крупные частицы размером от 0,1 до 5 мм). Доля этих частиц должна превышать 50%.

Песок легко узнать: сухой песок рассыпается, из смоченного невозможно скатать шнур.

Особенности песчаных грунтов

• пропускают воду;
• склонны к просадке;
• имеют среднее удельное сопротивление (см. таблицу тут);
• мало подвержены пучению.

Типы песчаных грунтов по преобладающей фракции

• гравелистые – размер частиц 0,25-5 мм;
• крупный песок – размер частиц;
• средний песок;
• мелкий или пылеватый песок;

Чем крупнее частицы, составляющие основу песчаного грунта, тем меньше грунт склонен к удержанию влаги и, следовательно, к пучению. Кроме того, несущая способность грунта также растет по мере роста размера частиц.

Грунт. Определение, понятие, виды и классификация грунтов

АБВГДЕЖЗИКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЭЮЯ

/ Энциклопедия / Термин, определение и понятие

Грунт – это многокомпонентное геологическое образование (горные породы, почвы, техногенные системы), которое является объектом инженерно-строительной деятельности.

Грунт – широко распространенное в инженерной геологии, горном деле, строительной практике и в быту наименование минеральных образований, часто с органическими включениями, которые являются основным объектом изучения грунтоведения.

Понятие о грунтах

Под термином грунт понимают:

• собирательное название горных пород (включая почвы), техногенных образований, гео-композитов, залегающих преимущественно в зоне выветривания земной коры и являющихся объектом деятельности человека и рассматриваемые со строительной и инженерно-хозяйственной точек зрения или при общем подходе к оценке верхней части литосферы (мерзлый, твердый грунт и т.п.);
• основание зданий, сооружений и композит конструкции самого сооружения (для дорог, насыпей, плотин);
• среда для размещения подземных сооружений (тоннелей, трубопроводов);
• название породы в горнодобывающей промышленности (отвалы).

Этот термин используется при оценке донных осадков (илистый грунт) и описании образований космического происхождения типа зернистого поверхностного слоя Луны (лунный грунт), а также для пород особого состояния, строения и свойств, изъятых при проходке горных выработок (шахт, траншей) и др. (грунт отвальный), которые нередко бывают токсичными. Из них слагаются специфические техногенные формы рельефа (отвалы, терриконы). Они используются при засыпке нежелательных понижений и отработанных горных выработок.

Грунт — сложная система (композит) из твердых минеральных частиц и включений льда, органоминеральных образований, жидких (водные растворы), газообразных компонентов. Различный генезис грунта определяет их вещественный и механический состав и структуру, от которых зависят его свойства.

Природные грунты

Включают скальные, дисперсные связные (глинистые, пылеватые), дисперсные рыхлые и биогенные.

Скальные грунты — породы с жесткими связями в монолитных и трещиноватых геологических массивах, по происхождению интрузивные и эффузивные кристаллические или метаморфические.

Грунт дисперсный связный (глинистый, пылеватый) — состоит из слабо связанных минеральных частиц; образуется в результате выветривания и разрушения скальных грунтов с последующей транспортировкой водным или эоловым путем.

Рыхлые дисперсные грунты — минеральные разногенетические пески и крупнообломочные накопления.

Пески — породы, в которых масса частиц размером менее 2 мм составляет свыше 50 % объема породы; в крупнообломочных (щебень, дресва, галька и др.) масса элементарных форм более 2 мм превышает 50 %.

Биогенные грунты — органические соединения в виде неразложившихся растительных и животных остатков организмов, а также продуктов их разложения и преобразований (ил, сапропель, торф, заторфованные породы).

Грунт техногенный

Естественные породы, измененные и перемещенные при производственно-хозяйственной деятельности, и антропогенные образования (насыпные, намывные, бытовые и промышленные отходы, шлаки, шламы — золы и золошлаки).

В нормативных и методических документах также рассматриваются грунты, теряющие устойчивость при замачивании, с деформацией при взаимодействии с водой (набухающие, просадочные, тиксотропные), различающиеся по температурному и водно-солевому режиму (пучинистые при промерзании, многолетне- и сезонномерзлые, засоленные и др.).

Состав и сложение определяют качество грунта при их использовании. Важными их свойствами являются физические (плотность, теплопроводность и др.), физико-химические (коррозионные, набухаемость, склонность к усадкам при промерзании, пластичность, липкость), водные (водопроницаемость, суффозионная неустойчивость) и механические (упругость, деформируемость, сжимаемость, просадочность, сопротивления на разрыв и сдвиг, ползучесть).

Подробнее про техногенный грунт читайте в отдельном материале.

Для обеспечения устойчивости грунта, как оснований сооружений, используют разные способы их закрепления — механическое уплотнение и насыщение глинистыми растворами, инъекционные закрепления закачкой в грунт цементных растворов методом геокомпозит, замораживания и др.