Iv.2. основні будівельні властивості ґрунтів та їхня класифікація

V

ЗЕМЛЯНІ РОБОТИ

IV. 1. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ

Земляні споруди за своїм призначенням поділяють на постійні й тимчасові.

Постійними вважають такі споруди, що призначаються для екс­плуатації протягом тривалого періоду. Це сплановані майданчики, зем­ляне полотно доріг, греблі, дамби, канали, штучні водойми, відстійники тощо.

Тимчасові земляні споруди влаштовують до початку наступних будівельно-монтажних робіт. До них належать котловани, траншеї, пе­ремички, тимчасові нагірні та водоперехоплювальні канави й т. ін.

Котловани — це тимчасові виїмки для зведення фундаментів, окре­мих частин будівель чи споруд, розташованих нижче поверхні землі. Котловани бувають із вертикальними або похилими стінами (укосами), з установленим кріпленням чи без нього.

Траншеї — тимчасові виїмки для укладання труб та інших інженер­них мереж, а також зведення стрічкових фундаментів. Улаштовують траншеї з вертикальними закріпленими або незакріпленими стінками, з укосами та змішаного профілю.

У житлово-громадському та промисловому будівництві найбільшого поширення набули роботи, пов'язані з плануванням майданчиків, улаш­туванням котлованів та всіх видів траншей.

IV.2. ОСНОВНІ БУДІВЕЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ ҐРУНТІВ ТА ЇХНЯ КЛАСИФІКАЦІЯ

Ґрунтами називають породи, що залягають у верхніх шарах зем­ної кори. До них належать рослинний грунт, пісок, супісок, гравій, глина, суглинок, торф, пливуни, різні напівскельні та скельні грунти.

За крупністю мінеральних частинок грунту, їхнім взаємозв'яз­ком та механічною міцністю Грунти поділяють на п'ять класів: скельні, напівскельні, великоуламкові, піщані (незв'язні) та глинисті (зв'язні).

До скельних ґрунтів належать зцементовані водостійкі породи, що практично не піддаються стисканню (граніти, піщаники, вапняки то­що) і залягають переважно у вигляді суцільних чи тріщинуватих ма­сивів.

Напівскельні ґрунти — це зцементовані породи, здатні ущільнювати­ся (мертелі, алевроліти, аргіліти) та нестійкі проти води (гіпс, гіпсонос-ні конгломерати).

Великоулампові ґрунти складаються з незцементованих уламків скельних та напівскельних порід; звичайно вони утримують в собі більш як 50 % уламків порід розміром понад 2 мм.

Піщані ґрунти складаються з незцементованих частинок порід роз­міром 0,05...2 мм; вони є зруйнованими та перетвореними різною мі­рою (як правило, природним шляхом) скельними ґрунтами, яким не властива пластичність.

Глинисті ґрунти також є продуктом природного руйнування та перетворення первинних гірських порід, з яких складаються скельні ґрунти, але з переважним розміром частинок менше ніж 0,005 мм.

До основних властивостей та показників ґрунтів, які впливають на технологію виробництва, трудомісткість та вартість земляних робіт, на­лежать: щільність, вологість, міцність, зчеплення, грудкуватість, розпу­шуваність, кут природного укосу.

Щільністю р прийнято вважати масу 1 м³ грунту у природному стані у щільному тілі. Щільність піщаних та глинистих грунтів стано­вить 1,5...2 т/м³; напівскельних нерозпушених — від 2 до 2,5, скель­них — більш як 2,5 т/м³.

Вологість w — це ступінь насиченості nop ґрунту водою; визна­чається відношенням маси води та ґрунту до маси його твердих частинок (у процентах). Ґрунти вологістю до 5 % вважають сухими, понад ЗО % — мокрими, 5...ЗО % — нормальної вологості.

Міцність ґрунтів характеризується їхньою властивістю чинити опір зовнішнім силовим діям. Для оцінки міцності гірських порід та ґрунтів користуються коефіцієнтом міцності /"за Протодьяконовим. Побічними показниками міцності ґрунтів є швидкість їхнього буріння, а також кількість ударів ударника ДорНИИ.

Зчеплення визначається початковим опором зрушенню і залежить від виду ґрунту та ступеня його вологості.

Грудкуватість розпушеної маси (гранулометричний склад) ви­значається процентним вмістом грудок різних фракцій.

Розпушуваність — здатність ґрунту збільшувати під час розроб­лення об'єм унаслідок втрати зв'язку між частинками. Збільшення об'єму ґрунту характеризується коефіцієнтами початкового k та залишкового розпушування k ₃. Коефіцієнтом початкового розпушування є відно­шення об'єму розпушеного ґрунту до його об'єму у природному стані. Для піщаних ґрунтів k = 1,15... 1,20, для глинистих -- 2,4...3,2. Для напівскельних та скельних ґрунтів у процесі підривання «на струшу-

вання» k змінюється від 1,1 до 1,2, а при підриванні «на розвал» — від 1,25 до 1,60 (при більшій грудкуватості до 2).

Коефіцієнт залишкового розпушування k _з показує залишкове збіль­шення об'єму грунту (порівняно з природним станом) після його ущіль­нення.

Кут природного укосу характеризується фізичними властивос­тями грунту, при яких він перебуває в стані граничної рівноваги. Роз­мір кута природного укосу залежить від кута внутрішнього тертя, сил зчеплення та тиску розташованих вище шарів ґрунту. У насипу за від­сутності сил зчеплення граничний кут природного укосу практично до­рівнює куту внутрішнього тертя. Відповідно до цього крутість укосів виїмок та насипів, яка виражається відношенням висоти до закладання (/і : а = 1 : т, де т — коефіцієнт укосу), для постійних і тимчасових земляних споруд різна. Крутість укосів визначається чинними норматив­ними документами.

Усі грунти групують та класифікують за трудністю розроблення різними землерийними машинами та вручну. Найчастіше для оцінки трудності розроблення ґрунту користуються показником питомого опору різанню {копанню) k_F.

Проф. М. Г. Домбровським було запропоновано б груп ґрунтів за величиною питомого опору копанню k_F: до І та II груп належать слабкі (м'які) та щільні ґрунти (чорноземи, лес, суглинки й т.ін.), до III та IV — дуже щільні (важкі суглинки, глини тощо) та напівскельні ґрунти (сланці, алевроліти, аргіліти), до V та VI груп — відповідно добре та погано розпушені напівскельні та скельні ґрунти.

Нормативні документи групують ґрунти за трудністю розроблення на немерзлі (І...VI групи) та мерзлі (І М...Ш м) грунти, причому ґрунти перераховуються у алфавітній послідовності за середніми значеннями щільності. Розпушені немерзлі ґрунти нормуються на одну групу нижче, ніж ці самі ґрунти в масиві (в нерозиушеному стані). До V та VI груп належать (крім пістрявобарвистих морених глин) ґрунти, які розробля­ються після попереднього розпушування.