Виды деформаций грунтов

Выбор фундамента под строительство загородного дома зависит, прежде всего, от вида грунта, на котором планируется возведение дома.

Устройство подушки

Поэтому в самом начале строительства еще при проектировании необходимо учесть данный фактор. Если рассматривать виды деформации грунтов, то необходимо разделить их по составу грунта. То есть отличительной чертой грунтов будет материал, из которого он образован.

Поэтому все грунты делятся на

Песчаные;
Суглинки и супеси;
Скальные;
Глинистые;
Крупноблочные;
Лесс;
Плывуны;
Насыпные;
С органическими примесями.

Видео по теме "ДЛЯ ЧЕГО УТЕПЛЯТЬ ФУНДАМЕНТ"

Чаще специалисты, чтобы не делать такую большую разбивку по типам, делят все грунты на две категории:

Сцементированные;
Несцементированные.

К первой категории относятся скальные и крупноблочные грунты, отличающиеся большим коэффициентом твердости и прочности. Ко второй категории относятся все остальные типы грунтов. Это грунты, состоящие из рыхлой породы, которая легко поддается рыхлению.

Но о какой бы категории грунта мы не говорили, все равно в основе всех расчетов будет лежать только один показатель – это деформация грунтов. Данный показатель определяется внешними силами, которые действуют на грунт, создавая внутри него перемещение частиц.

И здесь необходимо отметить, что создаваемое напряжение внутри грунта обеспечивает его деформацию. То есть нагрузка, к примеру, фундамента на грунт, создает напряжение, полученное за счет перемещения частиц грунта. Если нагрузку снять, то некоторые частицы вернутся в свое первоначальное положение, а часть останется в новом положении.

Так вот первый вариант с возвращенными частицами называется упругая деформация. А второй вариант с оставшимися частицами называется остаточная деформация. Если рассмотреть твердые тела, такие как металл, то обычно их остаточная деформация незначительна. Поэтому ее часто не учитывают при проведении расчетов на нагружаемость конструкций из металла.

Некоторые виды грунтов перед стройкой нуждаются в дополнительном укреплении

Видео по теме "Основания, фундаменты и механика грунтов"

То же самое нельзя сказать про грунты. Обычно практически в любых грунтах остаточная деформация преобладает над упругой в несколько десятков раз. Поэтому данный показатель должен быть учтен при проведении расчетов фундаментной нагрузки.
Виды деформаций грунта, а это, как было сказано выше упругая и остаточная, постоянно сопровождают друг друга.

Соответственно, чтобы получить полную или, как говорится, общую деформацию, необходимо сложить два вида деформации. Правда, не всегда общая деформация берется за расчетную. В каких-то случаях все же приходится брать за основу только упругую деформацию. В каких-то только остаточную.

Упругая деформация грунта

Если рассматривать основные виды грунта и их особенности в отдельности, то необходимо сказать, что каждый из них делится на подгруппы. Так упругая деформация делится на деформацию сжатия-растяжения, то есть изменения объема, и на деформацию изменения формы без изменения объема.

Первая обычно возникает при нагрузке, которая периодически дает сжатие и растяжение. То есть, происходит то нагрузка, то разгрузка грунта. Вторая деформация появляется только в случае мгновенной нагрузки.

Обычно при упругих деформациях не происходит компрессия грунта, потому что нагрузка действует мгновенно. Правда, сюда нельзя отнести вибрацию, которая все же создает компрессионные изменения в грунтах.

При закладке фундаментов можно часто наблюдать уплотнение грунта в одном месте и набухание в другом. Такой вид деформации нельзя отнести к упругим, потому что для их появления необходим определенный промежуток времени. К тому же данные процессы являются необратимыми.

Также необходимо отметить деформацию ползучести, где в структуре грунта появляются сдвиги частиц относительно друг друга. Такая деформация может со временем остановится, тогда она носит название затухающей. Если сдвиг продолжается в течение продолжительного времени, то такая деформация носит название установившейся. Обычно скорость такой деформации не меняется во времени.

Остаточная деформация грунта

И все же остаточная деформация будет считаться основным показателем, который будет влиять на выбор вида фундамента для загородного дома. Она обычно появляется при изломе грунта и разрушении структуры самих частиц.

Часто можно простым взглядом обозревать появление на поверхности грунта остаточной деформации, если нагрузка повторяется не один раз. К примеру, появление колеи на проселочных дорогах. Периодические нагрузки становятся причиной, от которой остаточная деформация просто накапливается.

Физических причин, по которым будут возникать те или иные виды деформаций грунта, могут быть различны. Часто сочетание причин вызывают деформацию. Но без какой-либо нагрузки деформации возникнуть не могут.

Видео по теме "«7-я Всеукраинская конференция по механике грунтов, геотехнике и фундаментостроению»"

А возведение фундамента дома – это чистая нагрузка на грунт. Тем более бетон, из которого возводят фундамент, имеет достаточно большую массу. Вот вам и большая нагрузка.

Укрепления грунтов

Вот что может получиться, если не учитывать особенности грунтов

В строительстве давно научились избегать последствий от появившихся деформаций. Такие технологии давно наработаны, и опыт имеется большой. Во многих регионах методам укрепления грунтов уделяется очень большое внимание.

Во-первых, необходимо отметить, что искусственное укрепление грунтов необходимо только для того, чтобы повысить несущую способность самих грунтов. Во-вторых, все виды укрепления делятся на несколько способов:

Цементация;
Силикатизация или химический;
Электрохимический;
Электрический;
Механический;
Термический.

Есть еще несколько способов, но они очень редко используются в строительстве загородных домов.

Первый способ самый распространенный, потому что не требует больших затрат как денежных, так и трудовых. Заключается он в том, что вначале в грунт забивают сваи. Сваи должны быть полыми. Внутрь заливается очень жидкий цементный раствор. Пока цемент не засох, убираются сваи. Обычно этот способ укрепления используется в песчаных грунтах.

Химический способ основан на заливке в сваи химических растворов. Также используется в грунтах песчаных и лессовых. Технология заливки химических растворов идентична технологии заливки цементного раствора. Единственное отличие – это состав самого раствора.

Химические растворы изготавливаются на основе жидкого стекла. А вот добавки могут быть любыми, все зависит от типа грунта. К примеру, в песчаные грунты заливают раствор жидкого стекла и хлористого кальция, а в пылевидные песчаные грунты лучше всего заливать раствор на основе жидкого стекла и фосфорной кислоты. А вот в лессовые грунты обычно заливают просто жидкое стекло.

Термическое укрепление грунта основано на пропускании через слои грунта раскаленных газов. Обычно газы проходят через трубы, относящиеся к категории жаропрочных. К тому же газы обязательно мешаются с воздухом. Этим способом достигается обжиг внутренних слоев грунта, то есть повышается показатель прочности.

Видео по теме "Определение типа грунта и его свойств в полевых условиях"

А вот электрический способ применяют в основном в глинистых грунтах, где есть повышенное содержание влаги. Постоянный электрический ток пропускается через грунт. Тем самым добивается осушение глины, что ведет к ее уплотнению. Следствие – способность грунта к пучению сходит к минимуму.

Электрохимический способ совмещает в себе не только обработку грунта постоянным током, но также введением в его слои через катод, который представляет собой полую трубу химических растворов. Последние являются катализаторами, с помощью которых процесс укрепления сильно возрастает. Обычно к таким растворам относят, например, водный раствор хлористого кальция.

Механические способы давно известны в строительстве и пришли в настоящее время из далеких веков. Их несколько, но основных способов всего три, которые до сих пор используются, это:

Обычно подушку изготавливают из более прочных материалов, которые укладываются послойно, и также утрамбовываются. Часто подушки изготавливают из щебня или того же бетона.

Траншея под фундамент

Грунтовые сваи – более сложный процесс, который связан с использованием специальной техники.

Предварительно сваи забиваются в грунт, затем они удаляются. В образовавшиеся полости засыпают более прочный грунт. Кстати, и в этом случае приходится проводить послойную утрамбовку.

Вытрамбовывание котлована – менее трудоемкий процесс, потому что не связан с заменой грунта на более прочный. Обычно утрамбовку производят специальной трамбовкой достаточно большой массы, которую подвешивают на подъемный кран.

Видео по теме "Испытания грунтов методом кольцевого среза Геотек"

Поднимая трамбовку на предельную высоту, сбрасывают на дно котлована. При ударе происходит остаточная деформация грунта. Такую процедуру выполняют несколько раз на одно и то же место.

В промышленном строительстве, когда размеры котлованов достигают больших размеров, часто используют способ уплотнения дна котлована. В данной ситуации обычно используется спецтехника, такая как кулачковые и гладкие катки, вибромашины, виброплиты, трамбующие машины.

В загородном строительстве больше всего используется метод замены слабого грунта на более прочный. Обычно более прочным материалом является крупнозернистый песок или щебень. Вырытый под фундамент котлован или траншеи засыпаются песком, который обязательно утрамбовывают, не забывая при этом его поливать. Такой грунт называется подушкой.

Как видно из этой статьи, виды укрепления грунтов различны. Какой именно необходим для строительства вашего загородного дома, подскажет только точный анализ грунтов. И только после этого можно будет решать проблемы, связанные с выбором самого фундамента. А это в свою очередь отразится на экономии, затратах и выплатах работникам, которые будут заниматься заливкой фундамента. Как обычно, все упрется в финансы.