9.4 Будівельні властивості основних видів дисперсних ґрунтів
  
 

 

 

Великоуламкові ґрунти. Міцність їх залежить від складових порід та щільності укладання. Найбільшу міцність мають уламки магматичних порід, найменшу - осадових. Великоуламкові ґрунти практично не піддаються ущільненню, їм властива велика водопроникність. У цілому ці ґрунти - надійні основи для будинків та споруд.

Піщані ґрунти не мають структурних зв'язків, їм властива висока водопроникність, під тиском ущільнюються слабо. Пухкі піски інтенсивно ущільнюються під впливом фільтруючої води і за допомогою вібраторів. Під навантаженням ущільнення їх практично не залежить від вологості. Пилуваті піски при взаємодії з водою можуть переходити в пливунний стан.

Найбільша міцність властива піскам з переважанням твердих, стійких до води мінералів (кварц, польові шпати та ін.). У більшості випадків піщані ґрунти є надійними основами будинків та споруд.

Пилуваті та глинисті ґрунти - найбільш розповсюджені основи будинків та споруд.

Вміст у цих ґрунтах глинистих мінералів обумовлює, зважаючи на їхню величезну поверхню, особливий вид зв'язків між ґрунтовими частками (водно-колоїдні).

Властивості глинистих ґрунтів надзвичайно різноманітні і залежать від багатьох факторів. Зокрема, значний вплив чинить вологість, із збільшенням якої, як правило, механічні характеристики різко погіршуються і часто доводиться застосовувати спеціальні заходи для забезпечення стійкості будинків та споруд. Важливе значення для будівельних властивостей має і мінеральний склад, перш за все наявність глинистих мінералів монтморілонітового ряду, активно взаємодіючих з водою своєю поверхнею та внутрішньою частиною кристалічних решіток. Велике значення має походження та вік, стан за пластичністю.

Глинистим ґрунтам властива велика і тривала стисливість під навантаженням. Деякі глинисті ґрунти схильні до набухання та зсідання (див. § 8.3).

До водно-фізичних властивостей глинистих ґрунтів відносять також розмокання та липкість.

Розмокання характерне для глинистих порід, занурених у воду. Інтенсивність розмокання залежить від структурних особливостей глинистих ґрунтів і вмісту в них глинистих частинок. У процесі розмокання різко зменшуються міцність та стійкість.

Липкістю ґрунтів називають їхню здатність прилипати до різних матеріалів, що стикаються з ними. Липкість зумовлена в'язкістю плівок крихкозв'язної води. При будівельній оцінці глинистих ґрунтів липкість є негативним фактором.

Глинисті ґрунти - слабоводопроникні або водоупори. У зв'язку з невеликими коефіцієнтами фільтрації час їхніх деформацій під навантаженням суттєво зростає в умовах повного водонасичення. Деформації можуть розвиватися роками і десятиріччями.

Серед глинистих грунтів лесові ґрунти є надто специфічними утвореннями. Вміст у них часток розміром 0,05 - 0,005 мм (пилуватих) перевищує 50%. Вони макропористі, загальна пористість, як правило, перевищує 0,4, нешаруваті, не вміщують піщаних прошарків та включень грубоуламкового матеріалу (крім вапнякових конкрецій). Ці породи карбонатні, недоущільнені, неводостійкі. Залягають лесові ґрунти на різних елементах рельєфу, покриваючи їх потужним плащеподібним чохлом. За своїми інженерно-геологічними особливостями вони різко відрізняються від звичайних глинистих ґрунтів (див. § 8.2).

У розглянутій класифікації виділені в самостійні види мули, сапропелі, заторфовані грунти (див. табл. 9.4).

Мули мають специфічні особливості котрі різко погіршують їхні інженерно-геологічні властивості та знижують їхню несучу спроможність.

До мулів відносять перезволожені, глинисті утвори на початковій стадії формування глинистих ґрунтів (початкова стадія літифікації) за участю мікробіологічних процесів. Мули - це переважно морські відклади. Вони відрізняються: високою стисливістю; повільним протіканням ущільнення під навантаженням; реологічними властивостями (повзучістю); надто низькою міцністю; анізотропією міцностних, деформаційних, фільтраційних, реологічних характеристик; здатністю перетворюватися в рідоту при динамічних діяннях (удари, рух транспорту, сейсмічні впливи).

Безпосередньо на мули обпирати будинки та споруди не можна, вони за своїми властивостями не можуть служити природними основами. Застосовують палі, піщані подушки та ін.

Сапропелі - це прісноводні мули, які утворились на дні озерних водоймищ за рахунок продуктів розпаду рослинних та тваринних організмів і вміщують більше 10% органічної речовини у вигляді гумусу та рослинних залишків. Коефіцієнт пористості сапропелів зростає із збільшенням вмісту органічної речовини і змінюється від 3 до 30 одиниць, показник текучості більше одиниці. Вміст фракцій більше 0,25 мм не перевищує 5%. Будівельникам нерідко доводиться зводити насипи на заболочених та просто болотистих ділянках (особливо в плавнях річок).

До заторфованих відносяться піщані та глинисті ґрунти, які вміщують у своєму складі від 10 до 50% органічних речовин.

Серед осадових незцементованих ґрунтів виділяють тип органічних, основним представником яких є торф.

Торф - органічна гірська порода, що утворюється внаслідок відмирання і неповного розпаду болотних рослин в умовах підвищеної вологості при недостачі кисню. Це волокнистий сильно стислий грунт буро-чорного кольору здатний утримувати в собі велику кількість води.

У торфах повільно продовжується мінералізація органіки. Для характеристики ступеня заторфованості використовується такий показник, як відносний вміст органічної речовини Iom який визначається як відношення її маси в зразку ґрунту, висушеного при температурі 100-105°С, до маси зразка.

У залежності від вмісту органічної речовини виділяють:

слабозаторфовані ґрунти                                  0,10 < Iom 0,25;

середньозаторфовані ґрунти                                      0,25 < Iom 0,40;

сильнозаторфовані ґрунти                                0,40 < Iom 0,50;

 торфи Iom> 0,50.

Слід відрізняти відкриті торфи (суцільні торфяні поклади) та захоронені торфи, які перекриті шарами мінеральних ґрунтів.

Заторфовані ґрунти та торфи відрізняються великою і тривалою стисливістю (внаслідок продовження процесів мінералізації та повзучості скелета), суттєвою мінливістю та анізотропією міцносних, деформаційних та фільтраційних характеристик.

Торфи, як і мули, не можуть служити природними основами будинків та споруд. При будівництві на торфах необхідно здійснювати спеціальні заходи для забезпечення пожежної безпеки і з метою ліквідації несприятливих для фундаментів умов (вибирання торфу, палі, піщані палі-дрени і т. ін.).

Рослинні шари (поверхневі ґрунти) - це особливі природні утвори, які відрізняються від інших осадових гірських порід за умовами утворення. У них завжди присутня органічна речовина, виділяються певні генетичні горизонти з різною структурою.

Рослинні шари за зерновим складом є суглинками або супісками. За визначенням В. В. Обручова, рослинні шари слід розглядати як зовнішні (або денні) горизонти гірських порід, які змінились під сумісним впливом води, повітря та різного роду організмів. Потужність рослинного шару, як правило, складає 40-50 см.

Рослинні шари внаслідок розмокання, невеликої міцності не використовуються як основи за винятком похованих рослинних шарів, які залягають у товщі інших порід. Оскільки поховані рослинні шари значний час знаходяться під тиском, вони за своїми властивостями близькі до уміщуючих їх порід.

Клас техногенних (штучних) ґрунтів підрозділяється в залежності від характеру діяння людини: змінені в природному заляганні, насипні та намивні ґрунти.

За способом перетворення ґрунтів у природному заляганні нормативи виділяють грунти, змінені фізичним впливом (ущільнення піщаних ґрунтів трамбуванням, укоченням, осушенням, вібрацією, кольматацією і т.і. та ущільнення глинистих ґрунтів і рослинних шарів за допомогою електроосмосу, поверхнево-активних речовин, розморожування) та грунти, змінені фізико-хімічним впливом (закріплення грунтів ін’єкцією хімічних речовин).

Насипні ґрунти можуть спеціально створюватися у будівельних цілях (ґрунтові подушки, насипи, дамби та ін.) або утворюються внаслідок виробничої та культурно-побутової діяльності людини. Значне розповсюдження мають культурні шари, накопичення яких відбувається у відвалах при благоустрої територій, проведенні земляних робіт та ін.

Можливість використовування насипних ґрунтів як основ споруд повинна розглядатись у кожному випадку конкретно в залежності від потужності шару, щільності, складу і т.д. Що стосується звалищ, то зводити на них споруди частіше за все неможливо.

Гідравлічний спосіб улаштування намивних ґрунтів забезпечує високу щільність, близьку до природної. Такі ґрунти, як правило, надійні основи будинків та споруд.

 

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Склад природних нескельних ґрунтів, основні відмінності глинистих ґрунтів від піщаних.

2. Види зв'язності ґрунтів.

3. Вкажіть способи визначення вологості ґрунтів, границі пластичності, границі текучості та значення цих характеристик для оцінки складу і стану ґрунтів.

4. Дайте визначення понять: питома вага, питома вага сухого ґрунту, питома вага часточок ґрунту. Яке з них має найбільше значення для одного і того ж ґрунту і чому?

5. Назвіть лабораторні та польові методи визначення щільності ґрунту. Область їх застосування.

6. Що таке ступінь вологості? Для чого він застосовується при класифікації ґрунтів?

7. Назвіть ознаки пористості ґрунтів. Як класифікують піщані ґрунти за щільністю складення?

8. Назвіть фізичні ознаки ґрунтів, які визначаються тільки дослідами.

9. Як класифікуються ґрунти за гранулометричним складом? Способи оцінки гранулометричного складу для великоуламкових, піщаних та глинистих ґрунтів.

10. Які бувають різновиди глинистих ґрунтів у залежності від показника текучості? Як це впливає на будівельні властивості глинистих ґрунтів?

11. Як класифікуються піщані ґрунти за ступенем вологості?

12. Які параметри чинять вплив на будівельні властивості пісків?

1З. Будівельні властивості мулів та торфів.