Инженерная геокриология. Классифицирование строительных свойств грунтов по материалам
 Скачать 32.29 Kb.
|
|
РЕФЕРАТ по дисциплине «Инженерная геокриология» на тему: «Классифицирование строительных свойств грунтов по материалам» СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ В строительном производстве грунтами называют породы, залегающие в верхних слоях земной коры. Свойства грунтов – это их особенности, связанные с геологическим происхождением, составом, физическими и механическими характеристиками. Свойства и качество грунта влияют на устойчивость земляных сооружений, трудоемкость разработки и стоимость работ. Свойства грунтов зависят от состава их твердой, жидкой и газообразной фазы, взаимодействия разных компонентов между собой. Характеристики этих материалов описаны в ГОСТах и нормативных документах. Геологи выделяют две основные группы грунтов, каждая из которых имеет свои подвиды с уникальными характеристиками: 1) скальные – горные породы, залегающие сплошным массивом и имеющие жесткие структурные связи (диориты, граниты, сланцы, кварциты, песчаники и пр.); 2) нескальные – категория строительных грунтов с относительно слабыми структурными связями. 1 Общие принципы классификации грунтов Грунтом называются любые горные породы, почвы, осадки и техногенные образования, рассматриваемые как многокомпонентные динамичные системы и как часть геологической среды и изучаемые в связи с инженерно-хозяйственной деятельностью человека. Другими словами, грунт – это сложное динамичное образование, сформировавшееся в верхних слоях земной коры. В его состав входят горные породы с разной степенью выветривания, органика, вода, воздух, продукты хозяйственной деятельности человека. Классификация грунтов – это сложная задача. Фактически все горные породы, которые находятся на поверхности Земли, подпадают под это понятие. Кроме того, грунты образуются под воздействием живых организмов и человека. Условно их можно поделить на две большие группы: - природные; - искусственные. Природные грунты – это продукт разрушения горных пород, образующих литосферу (верхний слой) Земли. Разламывание происходит за счет воздействия воды, воздуха, смещения литосферных плит. В результате образуется материал с разным гранулометрическим составом – от крупных, практически монолитных структур с единичными трещинами до мелкой глины. В верхних слоях к грунту примешивается органика – продукт разложения живых организмов. Природные грунты под влиянием некоторых факторов могут переходить в группу искусственных. Искусственные, или техногенные грунты – это породы, на которые тем или иным образом воздействовал человек. Они разделяются на: - техногенно-измененные в месте своего природного залегания (такие грунты могут разрушаться вследствие взрыва или буровых работ, загрязняться промышленными отходами; плодородные почвы изменяются из-за внесения удобрений, пашни); 2) техногенно-перемещенные (переотложенные) (это добытый грунт, который перемещается на другое место. Сначала он может подвергнуться изменениям на месте залегания; горную породу взрывают, песок извлекают из карьера экскаваторами, затем после перемещения грунт дополнительно обрабатывается – очищается от примесей, сортируется по фракциям, нагревается, к техногенно-перемещенным грунтам относят щебень, отсев, обогащенный песок, керамзит, искусственные почвосмеси). К искусственным грунтам относятся и антропогенные. Это могут быть культурные исторические слои, которые изучаются археологами. В них находят старинные артефакты, связанные с деятельностью человека. Антропогенными считаются также грунты, образовавшиеся из отходов: промышленные шлаки, мусор на свалках и другие. В рамках этой статьи они рассматриваться не будут. Разделение на природные и техногенные грунты довольно условное. Как только человек начинает перевозить или как-либо обрабатывать эти материалы, они сразу переходят в категорию техногенных. Поэтому с практической точки зрения грунты удобнее разделять на: - строительные (ГОСТ 25100-2011); - питательные (ГОСТ Р 53381-2009). Основная разница между ними – наличие органики. В строительных она попадается, но в небольших количествах, и не является желательной. Ценность питательных грунтов (почв) зависит от количества и состава органических веществ. 2 Строительные грунты Строительные грунты – это горные породы с разной степенью разрушения. В них практически нет органических веществ. Свое название они получили из-за основной сферы использования. Строительные грунты применяются: - как основание фундаментов, дорог, пешеходных зон; - как материал для производства бетона и асфальта (щебень, песок); - для отсыпки дорог и площадок; - для засыпки котлованов, траншей, ям, пазух фундаментов; - для обустройства территории и ландшафтного дизайна. В эту группу мы также относим и те грунты, которые есть на участке и служат в качестве основания зданий. Строительная группа тоже разделяется на природные и техногенные. По характеру структурных связей между отдельными частицами природные строительные грунты разделяются на: - скальные; - дисперсные; - мерзлые. Скальные грунты разделяются на группы по признаку своего происхождения: - магматические - метаморфические - осадочные. Дисперсные грунты, в зависимости от прочности связей между частицами, бывают: - связные; - несвязные. Мерзлые грунты разделяются на: - скальные; - полускальные; - связные; - несвязные; - ледяные. Мерзлые грунты также бывают постоянными и временными. Первый вариант встречается в регионах с вечной мерзлотой, второй возникает зимой в областях с умеренным климатом. С природными грунтами строители имеют дело перед началом работ, когда проводят анализ участка. Минимальному воздействию подвергаются основания фундаментов и дорог, состоящие из прочной породы. Остальные грунты тем или иным образом изменяются и переходят в категорию техногенных. О них мы расскажем дальше. К техногенным грунтам можно отнести все нерудные материалы, которые используются в строительстве и прошли дополнительную обработку. Они включают: - щебень; - отсев; - ПЩС; - ПГС; - обогащенный песок; - строительную глину; - вскрышной грунт. 3 Строительные свойства грунтов Особенности грунтов обусловлены составом, взаимоотношением и взаимодействием составляющих породы. Характеризовать грунты можно по физико-механическим признакам, магнитным, электрическим, водным и др. Нас интересуют строительные свойства грунтов, а это в большей степени физико-механические особенности: полагаясь на них, специалисты производят все расчеты при строительно-монтажных работах, выбирают технологию разработки почвы. Эти характеристики грунта определяют физическое состояние почвы и состояния, которые возникают в результате каких-либо воздействий на грунт. Итак, строительные свойства грунтов: плотность; влажность; сцепление; разрыхляемость; угол естественного откоса; удельное сопротивление резанию; водоудерживающая способность. Плотность – масса единицы объема грунта, выражается в кг/м3 или т/м3. Плотность несцементированных пород может достигать 2,1 т/м3, скальных – 3,1 т/м3. Влажность характеризуется отношением массы воды в почве к массе сухой почвы. Если процент влажности не превышает 5%, такой грунт называют сухим, от 5 до 15% – маловлажным, от 15 до 30% – влажным, выше 30% – мокрым. Чем выше влажность грунта, тем труднее его разрабатывать. Исключение – глина, т.к. ее обрабатывать в сухом виде, наоборот, сложнее, но при большой влажности этот процесс затрудняется из-за липкости. Еще одно важное свойство грунтов – сцепление. Оно характеризует структурные связи и то, как грунт сопротивляется сдвигу. Сила сцепления песчаных пород составляет 0,03-0,05 МПа, глинистых – 0,05-0,3 МПа. Для мерзлых почв характерно значительно большее сцепление. Когда разрабатывают породу, она увеличивается в объеме, это строительное свойство грунта называется разрыхляемостью. Различают первоначальную разрыхляемость Кp и остаточную Кор (показывает, насколько грунт уменьшается в объеме после уплотнения). Следует помнить, что естественное уплотнение протекает неравномерно, из-за чего могут появиться просадки. Чтобы избежать таких изъянов, грунт нужно утрамбовывать спецмашинами. Согласно требованиям техники безопасности рыть котлованы и траншеи в большинстве случаев нужно с откосами и креплениями. Угол внутреннего трения, сила сцепления и давление почв, которые лежат сверху, влияют на величину углаестественного откоса. Если сила сцепления отсутствует, предельный угол совпадает с углом трения. Классификация грунтовпоудельному сопротивлению представлена в ЕНиР 2-1-1. Она основывается на свойствах грунтов и особенностях землеройной и землеройно-транспортной техники, которая участвует в разработке почвы. Выделяют 6 групп для экскаваторов с одним ковшом, 2 группы – для многоковшовых экскаваторов и скреперов, 3 группы – для грейдеров и бульдозеров, 7 групп – для разработки почвы без применения техники. Грунты первых четырех групп с легкостью обрабатываются как вручную, так и благодаря машинам, а грунты из последующих групп необходимо предварительно рыхлить иногда даже с применением взрывного способа. Немаловажное свойство грунта, которое влияет на процесс обработки почвы, – это водоудерживающая способность (способность грунта удерживать в своем составе воду). Для глины характерна высокая сопротивляемость прониканию воды (не дренирующий грунт), для песка – низкая (дренирующий грунт). Водоудерживающая способность характеризуется коэффициентом фильтрации К, это значение может колебаться от 1 до 150м/сут. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Грунт представляет собой естественную среду, в которой размещается подземная часть зданий и сооружений. Грунтами в строительстве называют породы, залегающие в верхних слоях земной коры и представляющие собой главным образом рыхлые и скальные породы. Различают следующие основные виды грунтов: песок, супесь, суглинок, глина, лессовый грунт, торф, гравий, растительный грунт, различные скальные и уплотненные грунты. Сегодня есть общий стандарт классификации строительных грунтов. Он позволяет разделить почвосмесь на подвиды согласно ее строению, составу и структурным связям. Перед началом любого строительства важно, в обязательном порядке, провести инженерно-геологические изыскания. От строительных свойств грунтов зависит прочность и устойчивость возводимых сооружений, методы производства, трудоемкость и стоимость работ. При выборе методов производства земляных работ необходимо учитывать следующие основные характеристики грунтов: плотность, влажность, липкость, разрыхленность, сцепление, угол естественного откоса, сложность (трудоемкость) разработки. В зависимости от этих характеристик грунты в строительстве рассматривают с точки зрения: - пригодности в качестве оснований различных зданий и сооружений и размера допускаемой на них нагрузки; - возможности их использования в качестве постоянных сооружений, т. е. как материала для устройства насыпей и выемок; - целесообразности или возможности применения того или иного метода разработки грунтов. |