Классификация грунтов

Классификация грунтов - деление грунтов по различным признакам. По природе различают: - несвязные грунты: галька, щебень, гравий, песок; - связные грунты: супесь, суглинок, глина; и - скалу.

Грунты, обладающие только силами сухого трения, называются несвязными. К ним относятся крупнообломочные (гравелисто-галечниковые) и песчаные грунты. Грунты, характеризующиеся наличием сил сцепления между частицами, носят название связных. К таким группам относятся глины и суглинки. Промежуточное положение занимают так называемые малосвязные грунты. Наряду с силами трения они обладают слабо выраженными силами сцепления. К этой группе грунтов относятся супеси. Гранулометрический и химико-минералогический состав грунта, а также количественное соотношение в нем твердой и жидкой фаз обусловливают его физико-механические свойства, которые, в свою очередь, влияют на эффективность разработки и выбор оптимальных технологических параметров применяемых средств механизации.

Несвязные грунты

Несвязные породы - песок, гравий и другие рыхлые породы, у которых отсутствуют связи между частицами.

Таблица 1: Параметры и классификация грунтов

Этот коэффициент представляет собой отношение объема разрыхленного грунта к объему грунта в естественном состоянии и составляет, например, для песчаных-1,08-1,17, суглинистых- 1,14-1,28 и глинистых грунтов 1,24-1,3.

Уложенный в насыпь разрыхленный грунт под влиянием массы вышележащих слоев грунта или механического уплотнения, движения транспорта, смачивания дождем и т. д. уплотняется. Однако грунт все же не занимает того объема, который он занимал до разработки, сохраняя остаточное разрыхление, показателем которого является коэффициент остаточного разрыхления грунта - Ко.р, значение которого для песчаных грунтов находится в пределах 1,01-1,025, суглинистых - 1,015-1,05 и глинистых- 1,04-1,09.

рунт при разработке разрыхляется и увеличивается в объеме. Объем выемки в плотном грунте (в зависимости от грунта) будет меньше объема перевозимого грунта. Это явление, называемое первоначальным разрыхлением грунта, характеризуется коэффициентом первоначального рыхления Кр, который представляет собой отношение объема разрыхленного грунта к объему грунта в естественном состоянии.
Коэффициенты разрыхляемости некоторых горных пород имеют следующие значения.
Песок, супесь. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,1-1,2
Растительный грунт, глина, суглинок, гравий 1,2-1,3
Полускальные породы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,3-1,4
Скальные породы:
средней прочности. . . . . . . . . . . . . . . . . 1,4-1,6
прочные. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,6-1,8
очень прочные. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,8-2,0
Объем работ по выемке котлованов, отрывке траншей, устройству насыпи, обратной засыпки и т.п. подсчитывается в м3 путем обмера грунта в плотном теле . Т.е. тот грунт что разрабатывается то же количество и засыпается, за минусом объема фундаментов. После чего грунт уплотняется и снова принимает так называемый объем в плотном теле

Грунты и их строительные свойства

Грунт - любая горная порода или почва, представляющие собой многокомпонентную систему, изменяющуюся во времени, и используемые как основание, среда или материал для возведения зданий и инженерных сооружений.

Структура грунта - это особенности строения грунта, обусловленные размером и формой частиц, характером их поверхности, количественным соотношением слагающих элементов (минеральных частиц или агрегатов частиц) и характером их взаимодействия друг с другом

Рыхлые грунты - наиболее распространенные строительные материалы. По своему механическому составу эти грунты подразделяются на несвязные и связные.

Связный грунт - грунт, особенность строения которого обусловлена количественным соотношением частиц, обеспечивающих его целостность. К связным грунтам относятся: супесь, суглинок, глина.

Несвязный грунт - грунт, состоящий из частиц размерами от 0,05 до 200 мм. К несвязным грунтам относятся: галька, щебень, гравий, дресва, песок, пыль.

Твердая фаза нескальных грунтов состоит из частиц различной величины и минералогического состава. Частицы грунта в зависимости от их размеров называют: > 200 мм - валуны, 40-200 мм - галька, 2 - 40 гравий, 0,05 - 2 песок, < 0,005 - глина.

Угол внутреннего трения грунта - угол наклона прямой зависимости сопротивления срезу грунта от вертикальной нагрузки к оси абсцисс.
В строительстве классифицируют грунты в зависимости от содержания в них глинистых частиц.
Таблица 3.1 - Основные виды песчано-глинистых грунтов

К наиболее важным показателям грунтов кроме механического состава относятся: плотность, пористость, влажность, внутреннее трение и сцепление, пластичность, разрыхляемость, влажность, водопроницаемость и др.

Плотность - это отношение массы тела к занимаемому объему.

Применительно к грунтам различают:

- плотность частиц грунта - отношение массы сухого грунта к объему только твердой его части, исключая объем пор (от 2.35 до 3.3 т/м3, чаще 2.6 - 2.7 т/м3);

- плотность грунта - отношение массы грунта, включая массу воды в его порах, к занимаемому объему вместе с порами (1.5…2.0 т/м3);

В зависимости от содержания глинистых частиц глины, суглинки и супеси могут быть тяжелыми, средними или легкими.

Пески в зависимости от крупности частиц бывают крупно-, средне- или мелкозернистые.
При разработке грунта его частицы отделяются друг от друга и в последующем занимают большой объем.

Увеличение объема грунта в результате разработки определяется с помощью коэффициента разрыхления. Коэффициент разрыхления Кр - это отношение объема грунта в разрыхленном Vр состоянии к объему который занимает тот же грунт до разрыхления Vе.

Степень разрыхления зависит от механического состава и влажности (табл. 3.2)

Таблица 3.2- Коэффициенты разрыхления основных грунтов

Разрыхляемость грунтов учитывают:

При определении объемов и размеров насыпей при укладке грунта без уплотнения;

При определении объема грунта в состоянии естественной плотности по объему занимаемого рыхлым грунтом;

При определении объема грунта в состоянии его естественной плотности в ковшах землеройных машин.

Для определении толщины слоя подсыпок при укладке грунта без уплотнения.

Кор – коэффициент остаточного разрыхления.

KВ - коэффициент использования рабочего времени машины, представляющий собой отношение времени чистой работы ко всему затраченому. Принимается равным 0,85 - 0,9;
KР - коэффициент разрыхления грунта, зависящий от вида грунта и его состояния;

Таблица 9.2 Коэффициенты разрыхления основных грунтов

Определение характеристик грунта на участке помогает грамотно подобрать тип опорной части здания. Важно помнить, что дом держат не фундаменты, а основание под ними (т.е. грунт). Несущие конструкции лишь передают нагрузку от выше лежащих элементов. Чтобы подобрать фундаменты, необходимо ознакомиться с классификацией грунтов по группам в строительстве в зависимости от различных признаков.

Разделение почв на виды проводится на основании ГОСТ 25100-2011. В этом документе представлено большое количество таблиц, учитывающих разные характеристики.

Чтобы определить тип грунта проводятся геологические изыскания. На этом этапе необходимо изучить наиболее важные свойства основания:

• прочность;
• связность;
• водопроницаемость;
• степень пучинистости.

Также потребуется выяснить водонасыщенность почвы и расположение уровня грунтовых вод. Геологические изыскания для крупных объектов проводятся профессионалами, точные характеристики грунта определяются в процессе лабораторных исследований. Для частного строительства можно выполнять изыскания вручную. При этом тип грунта определяется «на глаз».

Согласно ГОСТ 25100-2011 все основания делятся на три больших класса: скальные, дисперсные и мерзлые . Иногда в отдельную категорию выделяют виды, образовавшиеся в результате деятельности человека, - техногенные.

Мерзлыми могут быть все виды оснований. Связность между частицами обеспечивается не только за счет структурных сил, но и с помощью криогенных связей (ледяных). Прочность таких почв велика, но только в замороженном состоянии.

Скальные

Скальные почвы представляют собой очень прочный массив с жесткими структурными связями. Основания могут иметь различное происхождение, а также физические и механические характеристики. Встречаются такие виды достаточно редко, они представлены в основном такими почвами:

• гранит;
• кварцит;
• мрамор;
• базальт;
• песчаник;
• известняк;
• гипс;
• сланцы.

Скальные грунты плохо сжимаются, не образуют пустот и трещин. Такая почва является идеальным вариантом для строительства незаглубленных фундаментов. Они практически не деформируются, поэтому нет вероятности неравномерных осадок, которые опасны для зданий и приводят к появлению наклонных трещин на стенах. В зависимости от прочности скальные грунты могут быть:

• очень прочные, прочные, среднепрочные и малопрочные (скальные);
• понижено-прочные, с низкой прочностью и с очень низкой прочностью (полускальные).

Дисперсные

Такие виды оснований являются самыми распространенными. Связи между частицами грунта здесь могут быть механическими или водно-коллоидными. Последние обеспечиваются за счет взаимодействия частичек грунта и воды. Практически все такие почвы имеют осадочное происхождение.

В таблице показано разделение дисперсных грунтов на группы и подгруппы.

Классификация грунтов по степени пучинистости

Морозное пучение является одной из самых актуальных проблем при строительстве в холодных регионах, где зимой температура опускается ниже нуля. Это явление вызвано одновременным воздействием на почву влаги и холода. При этом основание увеличивается в размерах и оказывает давление на подошву и боковую поверхность фундаментов.

Чтобы избежать негативных последствий, важно вовремя принять меры по борьбе с пучением. Для этого до начала строительства потребуется определить, к какой из групп относятся виды грунта, расположенные на участке под дом.

Таблица ниже основана на ГОСТ 25100-2011 и СП 243.1326000.2015 (приложение А). В ней приведены грунты и их склонность к возникновению сил морозного пучения.

Тип основания	Тип местности по характеру увлажнения почвы	Степень пучинистости
Крупнообломочный грунт, песок гравелистый, крупный, средней крупности, в котором содержится менее 2% пылеватых частиц	любой	условно непучинистый
То же с содержанием пылеватых частиц до 15%	1	условно непучинистый
Песок мелкий с содержанием пылеватых частиц до 2%	1	условно непучинистый
Песок гравелистый, крупный, средней крупности с содержанием пылеватых частиц до 15%	2, 3	слабопучинистый
Песок мелкий с содержанием пылеватых частиц до 15%	1, 2	слабопучинистый
	1	слабопучинистый
Легкая супесь	1	слабопучинистый
	1	слабопучинистый
Легкая супесь	2, 3	пучинистый
	1	пучинистый
Легкий суглинок, тяжелая глина	2, 3	пучинистый
Пылеватые песок, супесь, суглинок (тяжелый)	2, 3	сильнопучинистый
Пылеватые тяжелая супесь и легкий суглинок	2	сильнопучинистый
Пылеватые тяжелая супесь и легкий суглинок	3	чрезмернопучинистый

Цифры в типе местности по характеру увлажнения грунта определяются по СП 34.13330.2012 (приложение В) и означают:

• 1 - при наличии поверхностного отвода влаги от здания и глубоком расположении уровня грунтовых вод (УГВ);
• 2 - при отсутствии поверхностного отвода влаги и глубоком расположении УГВ;
• 3 - при отсутствии поверхностного отвода влаги и высоком расположении УГВ.

Гравий (окатанный) и щебень (с острыми краями).

При строительстве важно помнить, что абсолютно непучинистых грунтов не существует. Пучение появляется не из-за основания, а из-за влаги и отрицательных температур. Любая почва зимой при наличии в ней воды может оказать давление на фундаменты. К группе условно непучинистых оснований отнесены те, которые крайне редко приводят к возникновению опасного явления. В этих случаях особые меры по защите конструкций здания от морозного пучения чаще всего не предусматриваются.

К мерам по предотвращению сил морозного пучения относятся гидроизоляция, утепление, дренаж, утепленная отмостка, устройство ливневой канализации. Эти мероприятия предусматриваются в комплексе для всех типов пучинистых грунтов:

• слабопучинистых;
• пучинистых;
• сильнопучинистых;
• чрезмернопучинистых.

Как определить группу грунта при строительстве

При частном строительстве вместо полноценных геологических исследований могут быть проведены ручные работы. Существует два метода:

• отрывка шурфов;
• ручное бурение.

Отрывка шурфов для визуального изучения грунта.

Слои грунта при этом изучают визуально. Чтобы стало ясно, как определить какой тип грунта на участке строительства визуально, рекомендуется ознакомиться с таблицей ниже.

Тип основания	Описание
Скальные грунты	Сплошной массив без пустот, возможны небольшие трещины, практически не поддается сжатию
Крупнообломочные грунты	Представляют собой обломки скальных пород. К этой группе относятся щебень, дресва, гравий и галька. Гравий (размеры частиц от 1 мм до 1 см) и галька (размеры частиц от 1 см до 20 см) имеют окатанные края. Дресва (2-10 мм) и щебень (1-20см) имеют острые грани.
Пески	Несвязные грунты с размером частиц от 0,05 до 2 мм. По размеру фракции делятся на 5 групп: гравелистые 1-2 мм; крупные 0,5-1 мм; средние 0,25-0,5 мм; мелкие 0,1-0,25 мм; пылеватые 0,05-0,1 мм
Глины	Состоят из пылеватых частиц размерами менее 0,05 мм связанных между собой. Без трещин и разрывов раскатывается в шнур или лепешку, скатывается в шарик. На несущую способность такого основания сильно влияет влажность. Пластичная глина легко деформируется и хорошо держит форму, в ладони при этом создается ощущение прохлады. Твердая глина тяжело деформируется. Текучая глина легко деформируется и плохо держит форму, ее прочностные характеристики очень низкие. Чтобы отличить глину от супеси и суглинка, необходимо растереть грунт в руках, при растирании глины не должны чувствоваться песчаные частички.
Суглинки	Если грунт визуально похож на глину, но при растирании чувствуются песчаные частицы, это суглинок. Тип суглинка также определяется при растирании: песок чувствуется, комочки грунта легко раздавливаются, при рассматривании видны песчинки на фоне пылеватых частиц - легкий; песка мало, комки раздавливаются, при раскатывании в шнур рвется на кусочки - средний; чувствуется песок, комочки тяжело раздавить, легко раскатывается в длинный шнур - тяжелый.
Супеси	При растирании чувствуются пылеватые и песчаные частицы. Песка больше, чем в суглинке. Скатать такой грунт в шнур сложно, материал распадается на кусочки. Делится на типы: легкая с преобладанием крупного песка; и тяжелая с преобладанием мелкого.
Лесс	Глинистый тип основания, имеет палевый цвет. Отличается высокой пористостью, легко размокает.

Прочностные характеристики грунтов

Окончательным этапом геологических исследований (как лабораторных, так и упрощенных) должна стать прочность грунтов на участке. Она будет определять геометрические размеры фундамента и материалы, использованные для изготовления (например, арматура для железобетонных конструкций).

В зависимости от того, какие виды грунтов залегают на участке, меняется несущая способность основания. Для расчетов чаще всего необходимо значение, которое показывает максимальную нагрузку в кг на 1 см2 площади. Классификация грунтов по прочности приведена в таблице.

Тип грунта	Расчетная несущая способность
	для фундаментов мелкого заложения (1 - 1,5 м)	для фундаментов глубокого заложения (2-2,5 м)
Щебень и галька	4,5 кг/см 2	6 кг/см 2
Щебень и галька с включением глинистых частиц	2,8 кг/см 2	4,2 кг/см 2
Дресва и гравий	4 кг/см 2	5 кг/см 2
Песок гравелистый и крупной фракции	3,2 кг/см 2	5,5 кг/см 2
Твердые глины	3,0 кг/см 2	4,2 кг/см 2
Пластичные глины	1,6 кг/см 2	2 кг/см 2
Песок средней фракции	2,5 кг/см 2	4,5 кг/см 2
Песок мелкой фракции (с невысокой влажностью)	2 кг/см 2	3,5 кг/см 2
Песок мелкой фракции (с высокой влажностью)	1,5 кг/см 2	2,5 кг/см 2
Суглинки	1,7 кг/см 2	2 кг/см 2
Супеси	1,5 кг/см 2	2,5 кг/см 2

Если правильно определить, какие виды грунта залегают на участке строительства, выбрать геометрические размеры фундамента и их конструкцию в зависимости от свойств основания, можно не переживать за долговечность и надежность здания.

]: скальные (грунты с жесткими связями) и нескальные (грунты без жестких связей).

ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация

В классе скальных грунтов выделяют магматические, метаморфические и осадочные породы, которые подразделяются по прочности, размягчаемости и растворимости в соответствии с табл. 1.4. К скальным грунтам, прочность которых в водонасыщенном состоянии менее 5 МПа (полускальные), относятся глинистые сланцы, песчаники с глинистым цементом, алевролиты, аргиллиты, мергели, мелы. При водонасыщении прочность этих грунтов может снижаться в 2—3 раза. Кроме того, в классе скальных грунтов выделяются также искусственные — закрепленные в естественном залегании трещиноватые скальные и нескальные грунты.

ТАБЛИЦА 1.4. КЛАССИФИКАЦИЯ СКАЛЬНЫХ ГРУНТОВ

Грунт	Показатель
По пределу прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии, МПа
Очень прочный	R c > 120
Прочный	120 ≥ R c > 50
Средней прочности	50 ≥ R c > 15
Малопрочный	15 ≥ R c > 5
Пониженной прочности	5 ≥ R c > 3
Низкой прочности	3 ≥ R c ≥ 1
Весьма низкой прочности	R c < 1
По коэффициенту размягчаемости в воде
Неразмягчаемый	K saf ≥ 0,75
Размягчаемый	K saf < 0,75
По степени растворимости в воде (осадочные сцементированные), г/л
Нерастворимый	Растворимость менее 0,01
Труднорастворимый	Растворимость 0,01—1
Среднерастворимый	- || - 1—10
Легкорастворимый	- || - более 10

Эти грунты подразделяются по способу закрепления (цементация, силикатизация, битумизация, смолизация, обжиг и др.) и по пределу прочности на одноосное сжатие после закрепления так же, как и скальные грунты (см. табл. 1.4).

Нескальные грунты подразделяют на крупнообломочные, песчаные, пылевато-глинистые, биогенные и почвы.

К крупнообломочным относятся несцементированные грунты, в которых масса обломков крупнее 2 мм составляет 50 % и более. Песчаные — это грунты, содержащие менее 50 % частиц крупнее 2 мм и не обладающие свойством пластичности (число пластичности I р < 1 %).

ТАБЛИЦА 1.5. КЛАССИФИКАЦИЯ КРУПНООБЛОМОЧНЫХ И ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОМУ СОСТАВУ

Крупнообломочные и песчаные грунты классифицируются по гранулометрическому составу (табл. 1.5) и по степени влажности (табл. 1.6).

ТАБЛИЦА 1.6. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ КРУПНООБЛОМОЧНЫХ И ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО СТЕПЕНИ ВЛАЖНОСТИ S r

Свойства крупнообломочного грунта при содержании песчаного заполнителя более 40 % и пылевато-глинистого более 30 % определяются свойствами заполнителя и могут устанавливаться по испытанию заполнителя. При меньшем содержании заполнителя свойства крупнообломочного грунта устанавливают испытанием грунта в целом. При определении свойств песчаного заполнителя учитывают следующие его характеристики — влажность, плотность, коэффициент пористости, а пылевато-глинистого заполнителя — дополнительно число пластичности и консистенцию.

Основным показателем песчаных грунтов, определяющим их прочностные и деформационные свойства, является плотность сложения. По плотности сложения пески подразделяются по коэффициенту пористости е , удельному сопротивлению грунта при статическом зондировании q с и условному сопротивлению грунта при динамическом зондировании q d (табл. 1.7).

При относительном содержании органического вещества 0,03 < I от ≤ 0,1 песчаные грунты называют грунтами с примесью органических веществ. По степени засоленности крупнообломочные и песчаные грунты подразделяют на незасоленные и засоленные. Крупнообломочные грунты относятся к засоленным, если суммарное содержание легко- и среднерастворимых солей (% от массы абсолютно сухого грунта) равно или более:

• - 2 % — при содержании песчаного заполнителя менее 40 % или пылевато-глинистого заполнителя менее 30 %;
• - 0,5 % — при содержании песчаного заполнителя 40 % и более;
• - 5 % — при содержании пылевато-глинистого заполнителя 30 % и более.

Песчаные грунты относятся к засоленным, если суммарное содержание указанных солей составляет 0,5 % и более.

Пылевато-глинистые грунты подразделяют по числу пластичности I p (табл. 1.8) и по консистенции, характеризуемой показателем текучести I L (табл. 1.9).

ТАБЛИЦА 1.7. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО ПЛОТНОСТИ СЛОЖЕНИЯ

Песок	Подразделение по плотности сложения
	плотный	средней плотности	рыхлый
По коэффициенту пористости
Гравелистый, крупный и средней крупности	e < 0,55	0,55 ≤ e ≤ 0,7	e > 0,7
Мелкий	e < 0,6	0,6 ≤ e ≤ 0,75	e > 0,75
Пылеватый	e < 0,6	0,6 ≤ e ≤ 0,8	e > 0,8
По удельному сопротивлению грунта, МПа, под наконечником (конусом) зонда при статическом зондировании
	q c > 15	15 ≥ q c ≥ 5	q c < 5
Мелкий независимо от влажности	q c > 12	12 ≥ q c ≥ 4	q c < 4
Пылеватый: маловлажный и влажный водонасыщенный	q c > 10 q c > 7	10 ≥ q c ≥ 3 7 ≥ q c ≥ 2	q c < 3 q c < 2
По условному динамическому сопротивлению грунта МПа, погружению зонда при динамическом зондировании
Крупный и средней крупности независимо от влажности	q d > 12,5	12,5 ≥ q d ≥ 3,5	q d < 3,5
Мелкий: маловлажный и влажный водонасыщенный	q d > 11 q d > 8,5	11 ≥ q d ≥ 3 8,5 ≥ q d ≥ 2	q d < 3 q d < 2
Пылеватый маловлажный и влажный	q d > 8,8	8,5 ≥ q d ≥ 2	q d < 2

ТАБЛИЦА 1.8. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ПО ЧИСЛУ ПЛАСТИЧНОСТИ

Среди пылевато-глинистых грунтов необходимо выделять лёссовые грунты и илы. Лёссовые грунты — это макропористые грунты, содержащие карбонаты кальция и способные при замачивании водой давать под нагрузкой просадку, легко размокать и размываться. Ил — водонасыщенный современный осадок водоемов, образовавшийся в результате протекания микробиологических процессов, имеющий влажность, превышающую влажность на границе текучести, и коэффициент пористости, значения которого приведены в табл. 1.10.

ТАБЛИЦА 1.9. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ПО ПОКАЗАТЕЛЮ ТЕКУЧЕСТИ

ТАБЛИЦА 1.10. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ИЛОВ ПО КОЭФФИЦИЕНТУ ПОРИСТОСТИ

Пылевато-глинистые грунты (супеси, суглинки и глины) называют грунтами с примесью органических веществ при относительном содержании этих веществ 0,05 < I от ≤ 0,1. По степени засоленности супеси, суглинки и глины подразделяют на незаселенные и засоленные. К засоленным относятся грунты, в которых суммарное содержание легко- и среднерастворимых солей составляет 5 % и более.

Среди пылевато-глинистых грунтов необходимо выделять грунты, проявляющие специфические неблагоприятные свойства при замачивании: просадочные и набухающие. К просадочным относятся грунты, которые под действием внешней нагрузки или собственного веса при замачивании водой дают осадку (просадку), и при этом относительная просадочность ε sl ≥ 0,01. К набухающим относятся грунты, которые при замачивании водой или химическими растворами увеличиваются в объеме, и при этом относительное набухание без нагрузки ε sw ≥ 0,04.

В особую группу в нескальных грунтах выделяют грунты, характеризуемые значительным содержанием органического вещества: биогенные (озерные, болотные, аллювиально-болотные). В состав этих грунтов входят заторфованные грунты, торфы и сапропели. К заторфованным относятся песчаные и пылевато-глинистые грунты, содержащие в своем составе 10—50 % (по массе) органических веществ. При содержании органических веществ 50 % и более грунт называется торфом. Сапропели (табл. 1.11) — пресноводные илы, содержащие более 10 % органических веществ и имеющие коэффициент пористости, как правило, более 3, а показатель текучести более 1.

ТАБЛИЦА 1.11. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ САПРОПЕЛЕЙ ПО ОТНОСИТЕЛЬНОМУ СОДЕРЖАНИЮ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА

Почвы — это природные образования, слагающие поверхностный слой земной коры и обладающие плодородием. Подразделяют почвы по гранулометрическому составу так же, как крупнообломочные и песчаные грунты, а по числу пластичности, как пылевато-глинистые грунты.

К нескальным искусственным грунтам относятся грунты, уплотненные в природном залегании различными методами (трамбованием, укаткой, виброуплотнением, взрывами, осушением и др.), насыпные и намывные. Эти грунты подразделяются в зависимости от состава и характеристик состояния так же, как и природные нескальные грунты.

Скальные и нескальные грунты, имеющие отрицательную температуру и содержащие в своем составе лед, относятся к мерзлым грунтам, а если они находятся в мерзлом состоянии от 3 лет и более, то к вечномерзлым.

Целью проведения инженерно-геологических исследований перед началом строительства является определение характеристик и особенностей используемых грунтов, которые станут основой для укладки фундамента здания или сооружения. Для того чтобы упростить эти манипуляции, можно использовать строительную классификацию почвы. Перед началом работ необходимо узнать, какие свойства имеют грунты, а также какие их виды существуют. Об этом и о многом другом мы подробно поговорим в нашей статье.

Разновидности грунтов и их строительная классификация

Если вас интересует классификация грунтов, то необходимо знать о том, что они разнообразны по составу, характеру залегания, а также структуре. Согласно СНиП II-15-74 ч.2, можно выделить почву по классификациям. Таким образом, грунты делятся на скальные и нескальные. Первые обладают жесткими структурными связями, в качестве которых могут выступить цементные и кристаллизационные элементы. Вторая разновидность почв не имеет подобных свойств.

Особенности скальных грунтов

О чем нам может рассказать классификация грунтов? Всестороннее изучение этого раздела поможет сделать правильный выбор территории для будущего строительства. Итак, приступим к изучению. В первую очередь отметим, что почвы бывают скальными. Что это значит? Такие грунты залегают сплошным массивом или трещиноватым слоем. Среди них можно выделить магматические почвы - диориты, граниты, а также метаморфические - кварциты, гнейсы и сланцы. Также бывают искусственные и осадочные грунты. Среди последних можно выделить конгломераты и песчаники, которые еще называют сцементированными.

Такая классификация грунтов указывает на их водоустойчивость и несжимаемость. Подобные почвы не подвергаются промерзанию при холодных температурах, а если в них нет трещин и всевозможных пустот, то они обладают свойствами надежности и прочности. Если говорить о трещиноватых слоях, то они отличаются не столь высокими показателями. Скальная разновидность грунтов имеет определенный предел прочности, растворимости, засоленности и размягченности.

Характеристики нескальных грунтов

Если вас интересует классификация грунтов по группам в строительстве, то вы должны знать еще и о нескальных грунтах, которые представляют собой осадочные породы, лишённые жестких структурных связей. Такие почвы можно разделить по фракционности частиц. Они могут быть биогенными, крупнообломочными, пылеватыми и глинистыми, а также песчаными. В качестве особенности данных почв можно выделить их дисперсность и раздробленность, это и отличает их от более прочных скальных пород.

Описание крупнообломочных почв

Перед строительством мастером должна быть обязательно рассмотрена классификация грунтов. Это позволит понять, какими характеристиками обладает почва на территории застройки. Она может быть крупнообломочной, при этом не связанные друг с другом обломки скальных пород обладают отдельными обломками, диаметр которых превышает 2 миллиметра. Таких частиц должно быть больше половины. По гранулометрическому составу подобные почвы можно подразделить на валунные и галечниковые. Первая разновидность предполагает наличие элементов, диаметр которых превышает 200 миллиметров. Если преобладает количество необходимых частиц, то почва имеет глыбовый состав. Вторая разновидность предусматривает наличие отдельных элементов диаметром больше 10 миллиметров. Если они обладают острыми гранями, то почва называется щебенистой.

Гравийный грунт имеет в своем составе неоткатанные элементы, диаметр которых превышает 2 миллиметра. Среди них можно выделить дресву, щебень, гальку и гравий. Такие гранулы выступают в качестве отличного основания, если под ними залегает достаточно плотный слой. Когда вами рассматривается классификация грунтов по группам в строительстве, необходимо учесть, что вышеупомянутая почва сжимается незначительно и выступает в роли довольно надежного основания. Если в составе содержится более 40% заполнителя в виде песка или 30% пылеватых и глинистых масс, учитывается исключительно мелкая составляющая почвы. Это обусловлено тем, что именно она станет определять несущую способность. У крупнообломистых грунтов может быть качество пучинистости, если мелкая составляющая - это глина или пылеватый песок.

Описание песчаных грунтов

Если вас интересует гранулометрическая классификация грунтов, то вы должны рассмотреть возможность наличия на выбранной территории песчаной почвы. Она состоит из зерен кварца и иных минералов, диаметр которых может находиться в пределах от 0,1 до 2 миллиметров. При этом глины должно содержаться не более 3 процентов, а пластичность у таких почв и вовсе отсутствует. Пески можно подразделить по фракционному составу и параметрам преобладающих фракций. Например, гравелистые пески обладают диаметром элементов, который превышает 2 миллиметра. Что касается крупных составляющих, то их диаметр начинается от 0,5 мм. Составляющие средней крупности имеют размер более 0,25 мм, а мелкие - от 0,1 мм.

Что касается пылеватых почв, то их элементы имеют диаметр в пределах 0,05-0,005 мм. Если в песке содержатся частицы, размер которых находится в пределах от 15 до 50%, то их можно назвать пылеватыми. Чем более крупным и чистым окажется песок, тем более внушительную нагрузку будет способно претерпевать основание, выполненное из него. Сжимаемость плотной почвы подобного типа невелика, однако уплотнение под воздействием нагрузки происходит достаточно скоро, по этой причине осадка сооружений на подобных грунтах довольно скоро прекращается. Если вас интересует классификация песчаных грунтов, то вы должны знать о том, что они не обладают качествами пластичности. При наличии на территории песков средней и крупной фракционности, а также гравелистой разновидности почвы, грунт уплотняется под воздействием нагрузки и подвергается незначительному промерзанию.

Особенности пылеватых и глинистых почв

Перед началом строительства вами должен быть изучен состав грунтов. Классификация грунтов позволит понять, есть ли на территории пылеватые и глинистые слоя. Они содержат частицы, размер которых находится в пределах 0,05-0,005 мм. Могут быть в составе и глинистые элементы, габариты которых меньше 0,005 миллиметра.

Среди подобной разновидности почвы можно выделить грунты, которые способны проявлять неблагоприятные специфические особенности при воздействии воды, что может выразиться в набухании или просадке. К последней разновидности относятся почвы, которые под воздействием всевозможных факторов и своей массы дают значительную усадку. Если говорить о набухающих грунтах, то они способны увеличиваться в объеме при намокании, а также уменьшаться при высыхании.

Глинистые грунты

Если вас интересует классификация глинистых грунтов, то вы должны знать о том, что они состоят из отдельных элементов, фракция которых - меньше 0,005 мм. Такие составляющие обладают чешуйчатой формой, среди них можно заметить мелкие песчаные вкрапления. Если проводить сравнение с песком, глина обладает тонкими капиллярами и значительной удельной поверхностью соприкосновения между элементами. По той причине, что поры описываемых почв в ряде случаев заполнены водой, то, промерзая, состав начинает вспучиваться.

Глинистые грунты можно разделить на глины и супеси. На этот параметр влияет число пластичности. В первом случае объем глинистых элементов превышает 30%. В последнем этот параметр варьируется от 3 до 10 процентов. Еще одна разновидность - это суглинки, в них содержание глинистых частиц находится в пределах от 10 до 30%. Если изучается общая классификация грунтов, то необходимо знать о том, что несущая способность описываемых оснований зависит от влажности, которая определяет консистенцию. Если речь идет о сухой почве, то она способна претерпевать значительные нагрузки. Тип глинистого грунта зависит от пластичности, тогда как на разновидность влияет показатель текучести.

Описание лессовых и лессовидных почв

Строительная классификация грунтов выделяет лессовые и лессовидные почвы, которые являются глинистыми грунтами. В них содержится значительное количество пылеватых элементов. Последних в составе подобного грунта более половины, а вот известковые и глинистые можно встретить в незначительном количестве. Почва характеризуется наличием достаточно больших пор, которые имеют вид вертикально ориентированных трубочек. Их можно увидеть невооружённым глазом. Данные почвы, находясь в сухом состоянии, имеют высокую пористость, которая находится в пределах 40 процентов. Прочность подобного основания весьма велика, однако, увлажняясь, такие грунты дают большие осадки.

Классификация грунтов по группам относит некоторые почвы к осадочным. При воздействии на подобные основания зданий требуется соответствующая защита фундамента от увлажнения. Если в наличии имеются органические примеси по типу болотного торфа и растительного грунта, то почва будет неоднородная по составу и рыхлая. Среди ее качеств можно выделить высокую сжимаемость. В роли естественного основания под сооружения использовать такие почвы не следует, так как при увлажнении они полностью лишаются прочностных характеристик, деформируются, просаживаются, что происходит неравномерно. Если применять такие грунты в качестве основания, то нужно будет принимать меры, которые исключают возможность замачивания.

Особенности плывунов

Перед началом строительства вами должна быть изучена классификация грунтов по трудности разработки. К подобным почвам можно отнести плывуны. Такие грунты при вскрытии начинают передвигаться по типу вязкотекучего тела, они образуют мелкофракционные пылеватые пески, которые обладают глинистыми и илистыми примесями, насыщенными влагой. В момент разжижения почва начинает принимать жидкое состояние и активно передвигаться.

Классификация грунтов в строительстве разделяет подобные почвы на псевдоплывуны и истинные плывуны. Последние отличаются наличием пылеватых и глинистых, а также коллоидных элементов, у которых значительная пористость. Помимо прочего, у таких грунтов незначительная водоотдача. Если говорить о псевдоплывунах, то они представляют собой пески, которые не имеют в составе тонких глинистых элементов, они полностью насыщаются водой, довольно легко расстаются с влагой, водопроницаемы и при гидравлическом градиенте начинают переходить в состояние плывунов. Такие основания почти не пригодны для использования в строительстве.

Особенности биогенных грунтов

Если тщательно изучена классификация грунтов оснований, это позволит исключить ошибки. Таким образом, если на территории имеются биогенные почвы, то они отличаются внушительным содержанием органических элементов. Среди таких грунтов можно выделить сапропели, торф, а также заторфованные грунты. К последним необходимо отнести пылевато-глинистые и песчаные почвы, которые содержат от 10 до 50% органических элементов. Если их количество больше половины, то такой грунт является торфом. К сапропели относятся пресноводные илы.

Описание почв

Почвы представляют собой природные образования, которые составляют поверхностный слой земли. Они обладают качествами плодородия. Биогенные почвы не способны выступить в качестве оснований для сооружений и зданий. Перед началом строительства верхний слой грунта необходимо удалять и использовать для земледелия. Биогенные грунты предполагают необходимость совершения специальных мер, предполагающих подготовку основания.

Особенности насыпных грунтов

Насыпные грунты представляют собой почвы, которые образовались искусственно при засыпке прудов, свалок, оврагов и так далее. Среди них можно выделить те, которые обладают природным происхождением, но имеют нарушенную структуру по причине перемещения. Характеристики подобных грунтов чрезвычайно различны, на эти показатели влияет множество факторов. Среди них можно выделить однородность, степень уплотнения, разновидность исходного материала. Описываемые почвы имеют характеристики неравномерной сжимаемости и в большинстве случаев их недопустимо применять в роли естественных оснований для строительства сооружений и зданий.

Насыпные грунты характеризуются неоднородностью, помимо прочего, в них содержатся всевозможные неорганические и органические материалы, которые значительно ухудшают механические характеристики. Даже если в почвах подобного типа отсутствует органика, в ряде случаев они остаются слабыми в течение множества десятилетий. В качестве основания для строительства насыпной грунт рассматривается индивидуально в зависимости от возраста насыпи. Таким образом, почвы, особенно пески, которые слеживались более 3 лет, могут быть использованы под фундамент негабаритных построек. Однако при этом должно быть соблюдено условие: в них не должно быть растительных остатков и мусора.

В практике можно встретить намывные грунты, которые образовались после очистки озер и рек. Эти почвы имеют название рефулированных насыпных грунтов. Их рекомендуется использовать для оснований зданий. Перед началом строительства обязательно необходимо учесть все вышеприведенные рекомендации по анализу и правильному выбору территории. Это позволит исключить проблемы, которые способны возникнуть в процессе эксплуатации дома. Они могут быть выражены в повреждении фундамента и стен, а также преждевременном выходе элементов постройки из состояния, подходящего для эксплуатации. Как правило, такие здания недолговечны и очень быстро изнашиваются. Кроме этого, неграмотный подбор грунта способен привести к полному разрушению здания, что, в свою очередь, может окончиться большой трагедией для людей.

Фундаментом называется конструкция подземной части здания,через которую передаются нагрузки (вес) от вышележащих конструкций (стен, перекрытий и др. - собственный вес) и от людей, оборудования, мебели (так называемую полезную нагрузку - на основание, т. е. на грунт . Основания зданий бывают двух видов - естественные и искусственные.

Естественным основанием считается грунт , залегающий под фундаментом и имеющий несущую способность, обеспечивающую устойчивость здания и допустимые по величине и равномерности нормативные осадки. Всякий грунт, способный по своим свойствам служить естественным основанием для возведения на нем необходимого сооружения, называется материком.

Искусственным называется грунт , который не обладает достаточной несущей способностью и который требуется искусственно упрочнять (трамбованием, уменьшением его влажности и плывучести, химическими добавками) или заменять.

Конструкции фундаментов всегда зависят от характера основания. В большинстве случаев для загородных одно-трехэтажных жилых домов-коттеджей достаточно несущей способности естественного основания.

Карта сезонного промерзания грунтов. (в см.)

Для прочности и долговечности дома, предохранения его от сверхнормативных просадок и перекосов, важно определить, на какую глубину надо закладывать фундаменты. Вопреки широко бытующему мнению далеко не всегда фундаменты должны быть массивными и глубокими, а следовательно, более трудоемкими и дорогими. Во многом это зависит от вида грунта.

Наибольшую опасность для дома представляет весеннее вспучивание грунта: имеющиеся в почве пустоты и поры заполняются водой, которая зимой замерзает, а образовавшийся лед, увеличиваясь в объеме, при оттаивании верхних слоев земли выжимает фундамент наверх, что приводит к неравномерным осадкам, перекосам, разрушениям дома.

Повышенная влажность в сочетании с минусовой температурой грунта и является причиной его промерзания. А поскольку, превращаясь в лед, вода увеличивается в объеме приблизительно на 10%, возникает подъем (пучение) слоев почвы в пределах глубины промерзания. Грунт стремится вытолкнуть фундамент из земли в зимний период и, наоборот, “затягивает” при таянии льда весной. Причем это происходит неравномерно по периметру фундамента и может повлечь за собой его деформацию и даже появление трещин, а те - разрушение. Силы вспучивания способны приподнять почти любой коттедж, правда в разных местах участка с разной интенсивностью (около 120 кН на 1 м2). Обуздать их можно только грамотным исполнением фундамента.

Общеизвестна конструкция фундамента высотой ниже уровня промерзания. В этом случае его нижняя плоскость (подошва) опирается на слои никогда не промерзающего грунта. Но опыт многолетних наблюдений показал, что такая конструкция эффективна лишь при нагрузке свыше 120 кН на 1 пог. м ленточного фундамента, то есть для довольно тяжелых кирпичных и каменных 2-3-этажных строений. При легких стенах из бруса, обшиваемого деревянного каркаса, вспененного бетона нагрузка составляет лишь 40-100 кН/пог. м. А значит, силы прилегающих слоев грунта, действующие на фундамент при пучении, могут все равно вызвать его деформацию, но уже за счет сил трения. Кроме того, в случае нетяжелых домов несущая способность глубокого фундамента зачастую используется лишь на 10-20%, то есть 80-90% материалов и средств, вкладываемых в работы нулевого цикла, расходуются впустую.

Все типы грунтов принято разделять на две большие группы:

• грунты пучинистые;
• грунты непучинистые.

К пучинистым относят глинистый, песчаный пылеватый и мелкий, а также крупнообломочные, содержание глинистого заполнителя в котором превышает 15%. Песчаный пылеватый грунт с высокой влажностью называют плывуном и не используют в качестве основания из-за его низкой несущей способности. Крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средние, не содержащие глинистых фракций, считаются непучинистыми при любом уровне грунтовых вод (УВГ). В случае строительства на пучинистом грунте всегда руководствуются нормативной (расчетной) глубиной промерзания.

Грунты оснований зданий и сооружений подразделяют на четыре основные группы: скальные, крупнообломочные, песчаные и глинистые.

Скальные грунты - извержённые, метаморфические и осалочные породы с жёсткими связями между зёрнами (спаянные и сцементированные), залегающие ввиде сплошного или трещиноватого массива. Если грунты скальные, то они прочны, не сжимаются, водоустойчивы и морозостойки (если они без трещин и пустот), не размываются и, следовательно, не вспучиваются. На них можно закладывать фундамент - цоколь - непосредственно по выровненной поверхности. Такие грунты под коттеджи встречаются очень редко.

Крупнообломочные грунты - несцементированные грунты, содержащие более 50% по массе обломков кристалических и осадочных пород с частицами размерами более 2 мм (щебень, галька, гравий, валуны). Они являются хорошим основанием, если они лежат плотным слоем, и не подвержены размыванию:

• Гравий (дресва) – зерна размером от горошины до мелкого ореха (от 2 до 40мм) составляют больше половины по массе. Между ними более мелкое заполнение. Гравий имеет частично окатанные формы, дресва – с острыми краями.
• Галька (щебень) – зерна размером больше ореха (от 40 до 100 мм) составляют более половины по массе. Между ними – мелкое заполнение. Галька – окатанной формы, щебень – остроугольной.
• Валуны - размер в диаметре более 100мм.

Песчаные грунты - сыпучие в сухом состоянии грунты, содержащие менее 50% по массе частиц крупнее 2мм и не обладающие свойством пластичности, в основном состоят из частиц крупностью от 0,05 до 2 мм и различаются на гравелистые, крупные, средней крупности и пылеватые. Чем крупнее и чище песок, тем большую нагрузку он может нести и при достаточной мощности и равномерной плотности слоя представляет хорошее основание для зданий.

• Песок пылеватый напоминает пыль или жесткую муку типа крупчатой, отдельные зерна в массе трудно различимы (от 0,005 до 0,05 мм).
• Песок мелкий имеет зерна, слабо различимые глазом, песок средней крупности, в основной массе имеет зерна размером с просяное.
• Крупный песок имеет большое количество зерен размером с гречневую крупу.

Крупнообломочные и песчаные грунты (кроме пылеватых с крупностью частиц от 0,05 мм) имеют хорошую, большую водопроницаемость и поэтому не выпучиваются при замерзании. В связи с этим независимо от уровня зимнего стояния грунтовых вод и глубины промерзания фундаменты при непучинистых песчаных и крупнообломочных грунтах следует закладывать на небольшую глубину, но не менее 0,5 м от поверхности спланированной земли. При определении уровня стояния грунтовых вод следует учитывать, что летом и весной он значительно повышается, а зимой понижается.

Глинистые грунты - связаные пластичные грунты (в основном смесь песка и глины) содержат очень мелкие частицы (меньше 0,005 мм), имеющие в большинстве чешуйчатую форму и тонкие многочисленные капилляры, которые легко всасывают воду. В большинстве случаев глинистые грунты легко увлажняются и разжижаются, при промерзании происходит увеличение их объема - пучение. Глина в сухом состоянии твердая в кусках, во влажном – вязкая, пластичная, липкая, мажется. При растирании между пальцами песчаных частиц не чувствуется, комочки раздавливаются очень трудно, песчинок не видно.При скатывании в сыром состоянии образуется в длинный шнур диаметром менее 0,5 мм; а при сдавливании шарик превращается в лепешку, не трескаясь по краям; при резке ножом в сыром состоянии имеет гладкую поверхность, на которой не видно песчинок.

Пылевато-песчаные грунты с примесью очень мелких глинистых частиц, разжиженные водой, называют плывунами. Они не пригодны для использования в качестве естественного основания, так как имеют большую подвижность и очень низкую несущую способность.

Суглинком называется грунт, при наличии в смеси от 10 до 30% глинистых частиц, комья и куски в сухом состоянии менее тверды, при ударе рассыпаются на мелкие куски, во влажном состоянии имеют слабую пластичностьилипкость; при растирании чувствуются песчаные частицы, комочки раздавливаются легче, ясно видны песчинки на фоне тонкого порошка; при скатывании в сыром состоянии длинного шнура не получается, он рвется; шар, скатанный в сыром состоянии, при сдавливании образует лепешку с трещинами по краям.

Супесью называется грунт, при наличии от 3 до 10% глинистых частиц . Супесь – в сухом состоянии комья легко рассыпаются и крошатся от удара, непластична, преобладают песчаные частицы, комочки раздавливаются без удара, почти не скатываются в шнур; шар, скатанный в сыром состоянии, при легком давлении рассыпается.

В таких грунтах глубину заложения фундаментов определяют исходя из глубины промерзания грунта и уровня стояния грунтовых вод в период замерзания. При низком уровне стояния грунтовых вод (ниже глубины промерзания на 2 м и более) почва имеет малую влажность и глубину заложения фундаментов можно устраивать близко от поверхности земли, но не менее 0,5 м.

Если расстояние от спланированной поверхности земли до уровня грунтовых вод меньше глубины промерзания, то подошву фундамента следует закладывать на глубину промерзания или даже на 0,1 м глубже. Глубину заложения фундаментов внутренних стен, колонн и перегородок в регулярно отапливаемых зданиях (с температурой помещений не ниже +10°С) можно принимать равной 0,5 м, независимо от глубины промерзания грунтов.

Расчетную глубину промерзания под фундаменты наружных стен регулярно отапливаемых зданий уменьшают по сравнению с ее нормативным значением: на 30% - при полах на грунте; на 20% - при полах на лагах по кирпичным столбикам и на 10% - при полах на балках.

Так что не экономьте копейки, проверьте грунты. Как правило, отбор грунта осуществляется с помощью ручного зонда в шурфах глубиной до 5 м для малоэтажного деревянного дома и до 7-10 м - для кирпичного или каменного. Шурфов требуется не менее четырех (в первую очередь по углам будущего строения).