Характеристика грунтов под подошвой фундамента

Грунт и фундамент. Виды и характеристики

Грунт и фундамент. Виды и характеристики

Строительство дома — значительное событие в жизни любого человека. Тем более что на каждого оно выпадает не более одного-двух раз в жизни. И хотя в поэзии и литературе исторически сложился стереотип, что дом это стены и крыша, но основой дома всегда является фундамент, потому, что от него зависит долголетие всего здания, а значит и стен, и крыши. И задумывая дом для своей семьи, надо начинать именно с этой, самой незаметной, но самой главной части дома — с его фундамента.

Самые популярные виды фундамента в дачном и загородном строительстве — это мелкозаглубленные ленточные фундаменты и столбчатые с перевязкой. Выбор фундамента по соображениям «цена/качество» производится по следующим критериям:

• характеристика грунта
• глубина промерзания грунта
• тип строения

Давайте более подробно разберем каждый из этих критериев.

Характеристика грунта

Каменистые и скалистые грунты — грунтом их назвать можно условно, поскольку они представляют собой камень, который не подвержен никакому влиянию влаги, не промерзает, и не изменяет своих свойств в нормальных погодных условиях. Это идеальный фундамент сам по себе.

Хрящеватые грунты — состоят из гравия и обломков камней. Так же отличается высокой прочностью и является прекрасной основой под фундамент. Глубина закладки фундаментов при таких грунтах не зависит от глубины промерзания.

Песчаные грунты — слабопромерзаемые грунты на незначительную глубину (50-100 см). Хорошо пропускают воду, уплотняются, трамбуются. Фундаменты в таком грунте не замокают.

Глинистые грунты — состоят из очень мелких частиц чешуйчатой формы. В отличие от песка, глина хорошо вбирает и удерживает влагу (в основном своей поверхностью). Поэтому при замерзании неуплотнённой глины происходит вспучивание глины (из-за расширения воды при замерзании). Уплотнённая глина менее склонна к расширению и является слабопучинистой.

Суглинки и супеси — представляют собой смесь песка и глинистых частиц. В зависимости от превалирования того или иного компонента, грунт ведет себя соответственно.

Торфяные грунты — представляет собой осушенные и не очень болота. Обычно сильно насыщены влагой (торф может впитать в себя примерно 6-8 объемов воды, относительно своего первоначального объема). С чрезвычайно высоким уровнем залеганием грунтовых вод.

Глубина промерзания грунта

Глубина промерзания грунта сильно зависит от его типа. Скалистые грунты считаются непромерзаемыми. Конечно, они охлаждаются до отрицательных температур. Но поскольку они абсолютно не содержат воды, свои характеристики и линейные размеры они меняют незначительно. Например, коэффициент температурного линейного расширения гранита — 0,000008 на 1°. Для сравнения: лед расширяется (сжимается) в 6 раз сильнее, а вода — почти в 100 раз!

Соответственно, чем сильнее насыщен грунт водой, тем сильнее он пучится при замерзании. При этом он, конечно, воздействует и на фундамент. Это воздействие может выражаться в выталкивании фундамента из земли (особенно весной), его разрыве (в вертикальном или горизонтальном направлении).

Факторы грунта и глубины промерзания застройщик воспринимает как данность. Он не в силах на них повлиять или изменить, может выбрать только при покупке самого участка. И если вы еще только собираетесь покупать участок, следует задуматься, стоит ли связываться с торфяными или глинистыми участками. Ведь проблемы со строительством могут быть такими, что мало не покажется. Не говоря уже о материальных затратах.

Тип строения

Разумеется, нагрузка на фундамент легкой каркасной конструкции и дома со стенами в 2,5-3 кирпича с перекрытиями из бетонных плит отличаются. Поэтому прежде чем выбрать какой-то тип фундамента, необходимо определиться и с самим строением. Строить тяжелый кирпичный 2-х этажный дом на зыбком осушенном болоте может только отчаянный оптимист. Тут скорее бы подошел легкий каркасный дом на проветриваемом фундаменте — плите.

Так же на выбор типа фундамента влияет желание застройщика иметь подвал, цокольный этаж или погреб. Ведь фундамент не обязательно должен быть либо только ленточным, либо только столбчатым. К выбору фундамента следует подходить творчески, потому что стоимость устройства того или иного вида фундамента различаются даже не в разы, а в десятки раз.

Если в местности, где вы собираетесь возводить дом, уже есть жилые строения, есть смысл поинтересоваться устройством их фундамента. Таким образом, вы узнаете, есть ли у их владельцев какие-то проблемы с фундаментом. Любой фундамент надо стараться устроить так, чтобы его нижняя часть располагалась ниже глубины промерзания. Свойства грунта на такой глубине стабильны, предсказуемы и такой правильно устроенный фундамент решает практически все возможные проблемы. Но это уже определяется бюджетом строительства.

Материал для фундамента

Самые популярные материалы фундамента — это бутобетон, железобетон, кирпич. Бутобетон — это смесь песчано-цементного раствора и достаточно крупных камней. Камни соприкасаются друг с другом, а раствор служит клеем, заполняющим все остальное пространство между камнями и исключающим их смещение. Фундамент достаточно надежен, но применяют его только там, где нет дефицита крупных камней, а также на легких грунтах (песчаные, скалистые). В глиняных грунтах такой фундамент может быть разорван и дать трещину.

Фундамент из бутобетона

Железобетон — смесь цемента, песка и щебня. Армирован сеткой или прутьями арматуры в зависимости от направления нагрузки (давление мерзлого грунта). Самый популярный материал для фундамента. Он дешев, прочен, допускает создание монолитных конструкций сложной конфигурации. При изготовлении таких фундаментов особенно с применением бетонных вибраторов, получаются чрезвычайно надежные и крепкие фундаменты.

Фундамент из железобетона

Кирпич — применяется исключительно для надземной частей фундамента и цокольных частей. Закладывать кирпич ниже уровня грунта категорически нельзя. Кирпич очень гигроскопичен и во влажном состоянии легко разрушается даже легкими морозами. Кроме того, кирпич просто растворяется в грунте за десяток-другой лет, особенно силикатный.

Фундамент из кирпича

Виды фундаментов

Столбчатый фундамент

Столбчатый фундамент наиболее эффективен для пучинистых грунтов. Этот вид фундамента самый распространенный и дешевый. Столбчатый фундамент может быть выполнен из любых материалов: песка, камня, кирпича, бетона, а также из деревянных и железобетонных столбов, металлических и асбестоцементных труб. По расходу материалов и трудовым затратам столбчатый фундамент в 1,5-2 раза, а при глубоком заложении в 3-5 раз дешевле ленточного. Например, при небольших нагрузках можно сделать столбчатый фундамент из монолитного железобетона. Столбчатый фундамент самый надежный и экономичный фундамент для сложных почв. Сделать его достаточно просто.

Вместе с тем у столбчатого фундамента есть и недостатки. В горизонтально-подвижных грунтах его устойчивость к опрокидыванию недостаточна, и для погашения бокового сдвига требуется устанавливать балки между столбами. Также ограничено применение этого вида фундамента при строительстве домов на слабонесущих грунтах с тяжелыми стенами. Кроме того, при использовании столбчатого фундамента возникают определенные сложности с устройством цоколя, если при ленточном фундаменте цоколь образуется как бы сам собой, являясь продолжением фундамента, то при столбчатом заполнение пространства между столбами, стеной и землей дело относительно сложное и трудоемкое.

Столбчатый фундамент с перевязкой

Столбчатый фундамент с перевязкой позволяет в некоторой степени избежать проблемы с «гулянием» столбиков. Перевязку еще называют «рындбалкой». Рындбалка значительно улучшает качество фундамента и позволяет строить на таком фундаменте даже кирпичные здания с нетолстыми стенами. Но устройство рындбалки (перевязки) значительно удорожает и усложняет фундамент. Поскольку требует единого армирования (перевязки арматуры) как в балке, так и в столбике. Рындбалку располагают либо по поверхности грунта, либо с небольшим заглублением, устроив под ней песчаную подушку.

Столбчатый фундамент с перевязкой

Мелкозаглубленный ленточный фундамент

Мелкозаглубленный ленточный фундамент представляет собой монолитную железобетонную конструкцию (как минимум по уровню грунта) и надстройку из кирпича. Глубина залегания ленты — 50-70 см, иногда меньше. Под лентой устраивается песчаная подушка 20-30 см толщиной. Такой фундамент позволяет уже применять в качестве перекрытий бетонные пустотные плиты и возводить любое малоэтажное здание. При хорошей гидроизоляции можно обустроить как минимум подпол, а иногда и погреб внутри периметра фундамента.

Весьма полезным при устройстве такого фундамента будет устроить заглубления в виде шурфов с периодичностью 1,5-2 м или чаще. Например, высверлив шурфы с помощью бура. Глубина шурфов — ниже глубины промерзания.

Мелкозаглубленный ленточный фундамент

Глубокозаглубленный ленточный фундамент

Глубокозаглубленный ленточный фундамент один из самых надежных фундаментов. От мелкозаглубленного отличается тем, что не только шурфы, а вся монолитная лента заглублена на уровень ниже промерзания грунта. Это обеспечивает непоколебимость конструкции практически на любых грунтах. Одновременно как бы образуется пространство подвала или погреба. Единственно возможный вид фундамента, если необходимо наличие подвала.

Глубокозаглубленный ленточный фундамент

Фундамент в виде монолитной плиты

Фундамент в виде монолитной плиты подходит для строительства серьезного дома на торфяных или глинистых грунтах с высокой степенью пучения. Устройство такого фундамента практически не требует никаких земляных работ, кроме отсыпки песчаной подушки 20-30 см. Затем на подушке отливается монолитная плита под размер дома и даже чуть больше. Дом как бы плавает на таком фундаменте, и состояние грунта слабо влияет на его самочувствие.

Как ни странно, такой фундамент весьма не дорог, именно за счет исключения земляных работ. Единственные ограничения — участок не должен иметь сильного уклона, потому что подушка будет потихоньку сползать. Ну и о подвале и погребе придется попросту забыть. Если же подвал все же нужен, то делают это так: выкапывается котлован на необходимую глубину. На дне котлована устраивается подушка из песка и щебня и отливается монолитная плита. На плите возводят из блоков или путем монолитного бетонирования стены подвала. С наружной стороны они тщательно гидроизолируются. Затем пространство между стенками подвала и стенками котлована засыпается, иногда с устройством глиняного гидрозамка. Однако такой способ является самым дорогим способом строительства. Так как требует большого объема и земляных, и бетонных, и монтажных работ. Но зато на выходе — практический готовый подвал, с нужной конфигурацией.

Фундамент в виде монолитной плиты

Свайный тип фундамента

Для малоэтажного коттеджного строительства свайный тип фундамента не используется. Дорого и неэффективно, поскольку свайные фундаменты, как правило, опираются на грунты глубокого заложения. Существуют варианты наливных свай, когда в просверленный грунт закладывают арматуру и заливают бетоном. Данный вариант используется, когда из-за особенностей грунта и расчетов конструктора данный вариант является наиболее рациональным для здания.

Свайный тип фундамента

Грамотно выбранный тип основания, тщательно выполненный проект, профессиональное проведение фундаментных работ в сочетании с качественной гидроизоляцией фундамента — первоочередные вопросы в обеспечении максимального комфорта и уюта будущего дома!

Источник

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— грунты с жесткими структурными связями (кристаллизационными и цементационными)
• Дисперсные грунты— грунты с физическими, физико-химическими или механическими структурными связями.
• Мерзлые грунты— грунты с криогенными структурными связями.
• Техногенные грунты— грунты с различными структурными связями, образованными в результате деятельности человека.

Группы и подгруппы нескальных грунтов	Характеристика
Осадочные нецементированные:
крупнообломочные	Нецементированные грунты, соде­ржащие более 50 % по массе обло­мков кристаллических или осадочных пород с размерами частиц более 2 мм
песчаные	Сыпучие в сухом состоянии грунты, содержащие менее 50 % по мас­се частиц крупнее 2 мм и не обладающие свойством пластичности (грунт не раскатывается в шнур диаметром 3 мм или число пластичности его Jp > 0,1 (озерные, болотные, озерно-болотные, аллювиально-болотные)
Почвенно-растительные	Природные образования, слагающие поверхностный слой земной коры и обладающие плодородием
Искусственные
Уплотненные в природном залегании, насыпные, намывные	Преобразованные различными спо­собами или перемещенные грунты природного происхождения и отходы производственной и хозяйственной деятельности человека

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:

• Связные – глинистые грунты: глина, суглинок, супесь (частицы грунта связаны водноколлоидными и механическими структурными связями);
• Несвязные (сыпучие) – пески и крупнообломочные грунты.

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:

Разновидность крупнообломочных грунтов и песков	Размер частиц d, мм	Содержание частиц, % по массе
Крупнообломочные:
— валунный (при преобладании неокатанных частиц — глыбовый)	> 200	> 50
— галечниковый (при неокатанных гранях — щебенистый)	> 10	> 50
— гравийный (при неокатанных гранях — дресвяный)	> 2	> 50
Пески:
— гравелистый	> 2	> 25
— крупный	> 0,50	> 50
— средней крупности	> 0,25	> 50
— мелкий	> 0,10	≥ 75
— пылеватый	> 0,10	27	Не регламентируется

[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:

Разновидность глинистых грунтов	Показатель текучести JL , д. е.
Супесь:
— твердая	JL 1,00
Суглинки и глины:
— твердые	JL 1,00

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

Разновидность грунтов	Модуль деформации E, МПа
Очень сильно деформируемые	E ≤ 5
Сильнодеформируемые	5 50

3. Основные характеристики дисперсных грунтов для проектирования фундамента

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

• Давление под подошвой фундамента не превышает расчетного сопротивления грунта (проверка устойчивости основания) – проверяются среднее давление и максимальные давления на краю и под углами фундамента;
• Средняя осадка фундамента под нагрузкой не превышает допустимых значений (расчет по деформациям);
• Неравномерные осадки фундамента так же в пределах допусков (расчет по деформациям).

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

• тип грунта,
• крупность для песка или показатель текучести I_L для глинстого грунта,
• угол внутреннего трения грунта φ,
• удельное сцепление с,
• объемный вес грунта γ.

[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:

• Тип грунта (крупнообломочный, песок, супесь, суглинок или глина);
• Если грунт оказался глинистым (глинистый заполнитель в крупнообломочных грунтах), то определим для него: подтип грунта (глина, суглинок или супесь), коэффициент пористости e и показатель текучести I_L;
• Если грунт оказался песчаным, то определим для него показатель крупности (гравелистый, крупный, средний, мелкий или пылеватый) и коэффициент пористости e.

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:

• если заполнитель глинистый и его более 30% (40% для песчаного заполнителя), то грунт следует рассматривать как глинистый (или песчаный соответственно) и определять все характеристики по заполнителю;
• если заполнитель глинистый и его менее 30% то нужно определить для него показатель текучести I_L;

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):

• 1,5-2,0 кг — для глинистых грунтов;
• 2,0-3,0 кг — для песков;
• 3,0-5,0 кг — для крупнообломочных грунтов.

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:

1. Взять немного грунта из образца и изучив его визуально (можно воспользоваться лупой) и на ощупь (растирая в ладонях) предварительно отнести его либо к песчаным либо к глинистым пользуясь таблицей ниже;
2. Постепенно увлажнить образец до пластичного состояния (если же грунт водонасыщен и похож на жидкую грязь нужно его немного подсушить) уточнить тип грунта по методу скатывания в шнур (последний столбец таблицы):

Вид грунта	Растирание на ладони	Визуальные признаки	Пластичность (скатывание в шнур)
Глина	При растирании в сыром состоянии песчаных частиц не чувствуется. Комочки раздавливаются с трудом. Во влажном состоянии сильно липнет	Однородный тонкий порошок, частиц песка практически нет	Раскатывается в жгут, жгут без труда свертывается в кольцо. При сдавливании шара образуется лепешка не трескаясь по краям
Суглинок	Песчаные частицы при растирании присутствуют, но ощущаются мало. Комочки раздавливаются легче	Преобладают тонкие глинистые частицы мелких песчаных частиц 15 – 30%	При раскатывании получается жгут, при свертывании в кольцо жгут распадается на части. При сдавливании шара образуется лепешка с трещинами по краям
Супесь	Преобладают мелкие песчаные частицы, для пылеватой супеси может появится впечатление сухой муки. Комочки раздавливаются легко	Преобладают мелкие частицы песка с небольшой примесью глинистых частиц	При попытке раскатывания жгут распадается на мелкие кусочки. Свернуть жгут в кольцо невозможно. В шар скатывается но при сдавливании — рассыпается
Песок	Отчетливо ощущаются отдельные песчинки. Комочки практически не образует	Состоит почти полностью из частиц песка	В жгут и шар не скатывается – рассыпается на мелкие частицы

[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).

1. Взвешиваем исходный образец грунта – должно быть не менее 2 кг. Фиксируем показания.
2. Просеиваем грунт сначала через сито с отв. 0.5 мм. Остаток на сите взвешиваем и сравниваем с исходной массой образца – если масса остатка больше половины (>50%) общей исходной массы образца, то песок крупный, испытание можно не продолжать;
3. Если получилось менее 50 % — просеиваем ту часть грунта, которая прошла через сито с отверстиями 0.5 мм на сите с отверстиями 0.25 мм. Взвешиваем остаток и складываем полученную массу с массой остатка на сите 0.5 мм. Получаем общую массу остатка на сите 0.25 мм и сравниваем с массой исходной пробы — если масса остатка больше половины (>50%) общей исходной массы образца, то песок средний, испытание можно не продолжать;
4. Если снова получилось менее 50 % — просеиваем ту часть грунта, которая прошла через сито с отверстиями 0.25 мм на сите с отверстиями 0.1 мм. Взвешиваем остаток и складываем полученную массу с массой остатков на ситах 0.25 и 0.5 мм. Получаем общую массу остатка на сите 0.1 мм и сравниваем с массой исходной пробы — если масса остатка больше 75% общей исходной массы образца, то песок мелкий, если же получилось менее 75% то песок пылеватый. На этом с зерновым составом всё.

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:

Консистенция глинистого грунта	Косвенные признаки состояния	Показатель текучести JL
Супесь
Твердое	При ударе рассыпается на куски. При растирании пылит, ломается на куски	JL 1,00
Суглинок и глина
Твердое	При ударе распадается на куски, при сжатии в ладони рассыпается, при растирании пылит, тупой конец карандаша вдавливается с трудом	JL 1,00

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:

Грунт	ρs, Т/м 3
диапазон	средняя
Песок	2,65—2,67	2,66
Супесь	2,68—2,72	2,7
Суглинок	2,69—2,73	2,71
Глина	2,71—2,76	2,74

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

• Берем образец грунта ненарушенной структуры известного объема около 100 см3. Сделать это можно аккуратно вырезав, например, куб 5х5х5 см, или прямоугольный параллелепипед – тогда объем вычисляется линейкой и калькулятором, а можно вдавливая отрезок трубы на определенную глубину. Фиксируем объем V_об. Взвешиваем образец и фиксируем его массу m – по ней мы можем определить природную плотность грунта P =m/V_об.;
• Затем помещаем образец в открытый полиэтиленовый пакет и сушим на воздухе в сухом помещении, лучше его разрыхлить для ускорения процесса (Вообще грунт нужно прокаливать при температуре 105 градусов до воздушно-сухого состояния чтобы удалить связанную воду);
• После высушивания образца взвешиваем его на электронных весах – получаем массу сухого образца m_s;
• Вычисляем плотность скелета грунта по формуле: P_d =m_s/V_об.
• Возвращаемся к вычислению коэффициента пористости е = P_s/ P_d,.

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:

1. Для грунтов с промежуточными значениями е, против указанных в таблицах, допускается определять значения с_n, φ_n и Е по интерполяции.
2. Если значения е, I_L, и S_r грунтов выходят за пределы, предусмотренные таблицах, характеристики с_п, φ_n и Е следует определять по данным непосредственных испытаний этих грунтов.
3. Допускается в запас надежности принимать характеристики c_п, φ_n и Е по соответствующим нижним пределам e, I_L и S_r таблиц, если грунты имеют значение e, I_L и S_r меньше этих нижних предельных значений.

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:

при d ≤ 2 м (200 см)

при d > 2 м (200 см)

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