Строительные свойства грунтов

Строительные свойства грунтов а также их качество влияют на устойчивость земляных сооружений, трудоемкость разработки и стоимость работ.

В строительном производстве грунтами называют породы, залегающие в верхних слоях земной коры. Свойства и качество грунта влияют на устойчивость земляных сооружений, трудоемкость разработки и стоимость работ. Для выбора наиболее эффективного способа производства работ следует учитывать основные характеристики грунтов : плотность, влажность, сцепление, разрыхляемость и угол естественного откоса. Плотностью называется масса 1 м³ грунта в естественном состоянии ( в плотном теле).

Плотностью песчаных и глинистых грунтов 1,6…2,1 т/м³, скальных неразрыхленных грунтов -до 3,3 т/м³. Влажность характеризуется степенью насыщения грунта водой, которая определяется отношением массы воды в грунте к массе твердых частиц грунта и выражается в процентах.При влажности более 30% грунты считаются мокрыми, а при влажности до 5 % -сухими.
Сцепление характеризуется начальным сопротивлением грунта сдвигу.Сила сцепления грунта ( для песчаных грунтов) составляет 3…50 кПа, для глинистых грунтов-5…200 кПа.

От плотности и силы сцепления между частицами грунта в основном зависит производительность землеройных машин. Классификация грунтов по трудоемкости их разработки в зависимости от конструктивных особенностей используемых землеройных машин и свойств грунта приводится в ЕНиР(сб.2, вып.1,разд.I,Техн.часть, таблица 1 и 2).

Так для одноковшовых экскаваторов грунты подразделяют на шесть групп, для многоковшовых -на две, для бульдозеров и грейдеров -на три группы и так далее. При разработке грунтов вручную их делят на семь групп. Как при механизированной , так и при ручной разработке в состав первой группы входят легко разрабатываемые грунты, а последней-трудно разрабатываемые.

Грунт находящийся в естественном состоянии разрыхляется в процессе его разработки.При этом объем грунта увеличивается а плотнорсть уменьшается.Это явление называемое первоначальным разрыхлением грунта , характеризуется коэффициентом первоначального разрыхления Кр.Этот коэффициент представляет собой отношение объема разрыхленного грунта к объему грунта в естественном состоянии.

Для песчаных грунтов Кр=1,08…1,17, суглинистых Кр=1,14…1,28, глинистых Кр=1,24…1,3.Уложенный в насыпь разрыхленный грунт уплтняется под влиянием массы вышележащих слоев грунта или механического уплотнения , движения транспорта, смачивания дождем и т.д.

Однако грунт не занимает того объема, который он занимал до разработки , сохраняя остаточное разрыхление, показателем которого является коэффициент остаточного разрыхления грунта Ко.р; для песчаных грунтов Ко.р=1,01…1,025, суглинистых Ко.р=1,015…1,05, глинистых-1,04…1,09.

Рисунок-1. Виды земляных сооружений

I-поперечный профиль выемок; а-траншея прямоугольного профиля; б-котлован ( траншея ) трапециедальной формы; в-профиль постоянной выемки ; II-сечения подземных выработок: а-круглой; б-прямоугольной ; III-профили насыпи: а-временной; б-постоянной; IV-обратная засыпка; а-пазух котлована ; б-траншеи; 1-бровка откоса; 2-откос; 3-берма; 4-основание откоса; 5-дно выемки; 6-банкет; 7-нагорная канава.

Для обеспечения устойчивости земляных сооружений ( насыпейЮ выемок) их возводят с откосами, крутизна которых характеризуется отношением высоты к заложению : h/a=1/m ( смотри рис-1), где m-коэффициент откоса.Крутизна откоса зависит от угла естественного откоса, при котором грунт находится в состоянии предельного равновесия. На угол естественного откоса влияют угол внутреннего трения, сцепление и давление вышележащих слоев грунта.

При отсутствии сцепления предельный угол естественного откоса равен углу внутреннего трения. В грунтах, имеющих сцепление, угол естественного откоса равен углу внутреннего трения.В грунтах имеющих сцепление, угол естественного откоса изменяется от максимальной величины в верхней части выемки или насыпи до минимальной -в нижней , приближаясь к углу внутреннего трения.В связи с этим откосы высоких насыпей и глубоких выемок устраивают с переменной крутизной, с более пологим очертанием внизу.

Строительными нормами и правилами установлены значения крутизны откосов для постоянных и временных земляных сооружений в зависимости от их глубины или высоты.Откосы насыпей постоянных сооружений делают более пологими, чем откосы выемок .Некоторые процессы, выполняемые при производстве земляных работ, связаны с пропусканием через грунт электрического тока (осушение электроосмосом, оттаивание током).Поэтому практическое значение имеет также и электропроводность грунта.

Так как минеральные частицы, входящие в состав грунта, обычно не являются проводниками, электропроводность грунта зависит от степени насыщения его влагой. В процессе производства земляных работ приходится сталкиваться с явлениями замерзания и оттаивания грунта; приччем эти процессы могут быть естественными и искусственными .

Поэтому имеют значение и теплофизические характеристики грунтов -их теплоемкость и теплопроводность. Они также в большей степени зависят от влажности грунта, так как значения этих величин для воды значительно выше, чем для минеральных частиц.