Физико-механические свойства грунта

ВЕС ГРУНТА ПОД ВОДОЙ

Важной характеристикой грунта является ее удельный вес в водной среде. Здесь речь идет о грунте, который полностью насыщен влагой. Так бывает при его залегании ниже уровня грунтовых вод. В таких условиях вес породы уменьшается на количество воды, которую вытеснили твердые частицы. Здесь действует закон Архимеда, известный всем нам еще со школьной скамьи.
Данную характеристику можно высчитать по двум формулам:
γ_гр = (γ_уд -1)×(1-n) или γ_гр = (γ_уд – γ_в)/(1+ε), где γ_гр – это вес грунта, которая находится в воде, γ_в – масса воды, а ε – показатель пористости породы. Последняя характеристика является практически постоянной.
Вес грунта, которая насыщена водой, чрезвычайно важен. Его значение применяется при вычислениях устойчивости оснований, фундаментов сооружений, расчетах откосов, при прогнозировании деформационных процессов и других измерениях.
При проведении подобных вычислений необходимо знать плотность породы. Ее можно высчитать с помощью простых формул или измерение. Чтобы высчитать плотность, необходимо знать массу и объем почвы.
Для инструментального определения данной величины используются пикнометр. Этот прибор выглядит, как небольшая стеклянная колба с узким горлышком и боковой шкалой. С его помощью можно очень точно определять плотность твердых и жидких веществ.

ДЛЯ ЧЕГО НУЖНЫ ДАННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Объемный и удельный вес грунтов – это чрезвычайно важные характеристики, без которых невозможно любое строительство. Они во многом определяют механику почв и их прочностные свойства. Без знания этих параметров нельзя заложить фундамент или другой объект. Кроме того, данные свойства определяют, как грунт поведет себя при воздействии на него низких температур, температурных колебаний, замачивания.
Исходя из прочности грунта, можно высчитать массу строительных элементов, которые он в состоянии выдержать. Неправильная оценка механических свойств почвы способна привести к деформации сооружения, а то и к его полному разрушению. Считается, что более 50% аварий насыпей, дорог, мостов, зданий и плотин – это следствие ошибок, допущенных при геологических изысканиях и расчетах характеристик грунта.
Расчет массы почвы может пригодится не только профессиональным строителям, но и обычным обывателям. Например, при постройке дачи или дома с помощью указанных выше формул и значений можно посчитать тоннаж автотранспорта. Застройщики-любители обычно не пользуются сложными расчетами, а просто берут усредненные значения для каждого грунта, которое можно найти в справочниках.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ГТС

При строительстве ГТС широко используются отечественные строительные материалы с целью экономии. Все виды грунтовых материалов являются такими. Из грунтов возводят плотины, дамбы, путепроводы и др.
Конструкции с грунтом строятся не только путем насыпи грунта, но и путем выемки. К таким сооружениям относятся котлованы бетонных конструкций, каналы, траншеи, карьеры, тоннели и др. Строительство земляных сооружений состоит из огромных объемов различных грунтов, перемещение которых из одного места в другое требует больших затрат энергии.
В естественных условиях грунты находятся в массиве, как правило, в плотном состоянии, образовавшемся в течение длительного периода времени под воздействием различных внешних природных факторов, в частности, собственного веса. В результате разработки грунты частично теряют связь между частицами, разрыхляются и уплотняются в объеме. В месте укладки требуется искусственное уплотнение этого грунта в течение заданного периода времени, в зависимости от функции конструкции. Различные (несвязанные, такие как песок, гравий, и связанные, такие как глина) грунты будут иметь разную степень разрыхления и способность к уплотнению.
При строительстве ГТС особое значение имеет состав строительных материалов. Основные составы всех строительных материалов можно условно разделить на несколько групп.


1. Физическая характеристика: плотность, объем, масса и пористость. Из этих составов определяют и другие важные соотношения состава строительных материалов.
2. Механический состав: прочность, твердость, впитывающая способность и т. д.
3. Состав строительных материалов относительно воздействия воды и низких температур: водопоглощение, влаго-и испарительная гидроскопичность, водонепроницаемость, водо-и морозостойкость.
4. Состав, дающий детализацию материалов относительно теплового воздействия: теплопроводность, маслостойкость и огнестойкость.
Кроме этого, существуют специальные составы, характерные для строительных материалов. Материалы, устойчивые к химическим (коррозионным) воздействиям, что означает устойчивость к кислотам, различным солям и газам.