Грунт песчаный – Грунты и фундаменты. Типы грунтов, свойства грунтов. Песчаные грунты

Содержание

Грунты и фундаменты. Типы грунтов, свойства грунтов. Песчаные грунты — Стройфора

Для выбора фундамента необходимо знать, что за грунты слагают основание участка, какая у них несущая способность и свойства – просадка, пучинистость, возможность плывуна под верхними слоями грунта. Все это и еще – все, что возможно, о грунтовой воде, ее высоте, агрессивности к бетону, напорная она или более выражена как фильтрационная, как меняется по сезонам. Для получения полной информации нужны исследование – геологические и гидрологические.

Механические свойства грунта верхнего слоя можно определить и своими руками, и хозяева участков отлично знают свои грунты. Способы определения свойств по морфологии образца грунта несложные.

Песчаные грунты, их состав и свойства

Пески – это мелкодисперсные грунты, состоящие главным образом из частиц размерами от 0,25 мм до 2 мм. Это наиболее часто встречающиеся пески на планете. Чтобы рассмотреть песчинки, микроскоп не нужен, и на первый взгляд, они все одинаковы. Но это не так, пески из различных мест и их свойства очень сильно отличаются. В пустынных песках, иногда на речном и морском берегу, песок состоит из окатанных, сглаженных и округлых частиц. Нередко встречаются практически идеальные «шары».

У подножий горных склонов песок будет совершенно другой – песчинки неокатанные, остроребристые, «колючие», с четкими очертаниями кристаллов. В песочке с пляжа вероятнее всего можно будет увидеть в микроскоп и слабоокатанные и кристаллические зерна.

Основной минерал в составе песков – кварц, материал исключительной твердости и прочности. Полевой шпат и слюда в составе песков имеет меньший процент. Состав песка обусловлен его образованием. Скальные грунты – граниты, гнейсы и др. выветриваются в результате многовековых колебаний температур, солнечной радиации, мороза, ветра, прорастания корней растений, воды и влаги и еще многих природных факторов.

Наиболее стойкий минерал – кварц, и в результате миллионов лет геологических процессов и выветривания кварц остается основным составом песков, но даже кварц разрушает всесильное время. Поверхность кварцевых песчинок покрывается слоем силикатов или глинистых минералов. При миграциях с дождями, ветрами, в реках и т.п, попадая на морское дно, песок за тысячи лет превращается в песчаник, затем опять выветривается, и процессы эти бесконечны.

К чему все эти сказки? Да просто к тому, что недостаточно определить свой грунт на своем участке – это песок. У песков очень большой диапазон свойств! И поведут себя пески различной крупности и рыхлости под фундаментами и в дренажных подушках очень по-разному.

Песок имеет особые свойства, невозможные для других грунтов. Форма и размеры песчинок при отсыпке слоев обуславливает их рыхлую, «воздушную» укладку. Плотным слой песка станет только если применить вибрационное воздействие и уплотнить его механически. Песчинки укладываются компактно, слой становится значительно тоньше – может «сесть» на четверть высоты и более и приобретает несущие качества.

Также можно уплотнить песок, пропуская через него воду. Песчинки мгновенно перераспределяются, «переориентируются» в водной массе и образуют плотный массив. Они упаковываются компактно и плотно, в результате активная пористость песка снижается. Это явление известно всем, кто ходил по пляжу, иногда по песочку возле прибоя можно бегать, как по асфальту.

Прием уплотнения песков способом пропускания через него воды в строительстве применяется редко. В некоторых случаях нормы прямо запрещают уплотнение проливкой, одна из причин – большое количество воды размывает нижележащие грунты, может нарушить их структуру на участке под будущей конструкцией, и в результате снизить их несущую способность. Еще у песка есть «неприятное» свойство, хорошо знакомое строителям, да и дачникам тоже – песок способен с водой просачиваться сквозь слои даже плотных глин и при этом утягивать часть глины с собой. Особенно этим отличаются речные пески. В конструкциях пирогов отсыпок, отмосток и пр. эти свойства песка и глин обязательно учитывают.

Слагать основание участка могут как плотные, так и рыхлые пески, и разница для выбора фундамента огромная. Зачастую для усиления оснований приходится применять меры – уплотнение не только механическое, но и различные виды цементаций, силикатизаций и многие другие. Притчи и выражения вида «построить домик на песке» относятся именно к рыхлым сухим песчаным грунтам. Строить на этих грунтах – рискованно.

Песчаные грунты разнообразны по составу, их свойства зависят от условий образования, климатических условий местности и от минералогического состава, от вида горных пород, которые в составе песка. Пески делят на следующие виды – гравелистый, крупный, средней крупности и мелкий, причем в одном отложении песок может быть всех видов сразу. Минералы, входящие в состав песка — до 70% кварца, до 8% полевых шпатов, до 3% кальцита, соли и железо. Чаще всего встречаются песок кварцевый и кварцево-полевошпатовый.

Классифицируют пески по ГОСТу, исходя из размера зерен и процента содержания частиц разного размера в массе пробы, то есть по гранулометрическому составу:

Пески гравелистые. По содержанию – более 25% частиц размером более 2мм
Пески крупные. По содержанию – более 50% частиц размером более 0,5 мм
Пески средней крупности, или средние. По содержанию – более 50% частиц размером более 0,25 мм
Пески мелкие. По содержанию – более и равное 75 % по массе число частиц размером более 0,1 мм
Пески пылеватые. По содержанию – до 75% частиц более 0,1 мм

По плотности и несущей способности песчаные грунты подразделяют на пески плотной и средней плотности. Плотные пески, как правило, расположены глубже 1,5 м, и спрессовались под давлением от расположенных выше слоев грунта. Такие пески являются хорошим основанием для фундаментов.

Пески средней плотности – те, что находятся на глубине до 1,5 или отсыпаны и уплотнялись искусственно. Эти пески имеют несущую способность похуже, и подвержены значительной осадке под фундаментом.

Понятна взаимосвязь между плотностью и несущей способностью песчаных грунтов. Для гравелистых песков средней плотности предел нагрузки до 5 кгс/см2, у плотных – больше 6 кгс/см2. Средние пески плотные имеют предел несущей способности до 4-5 кгс/см2, среднеплотные – до 3-4 кгс/см2. Мелкие пылеватые пески в плотном состоянии максимально несут нагрузку в 3кгс/см2, при средней плотности – до 2кгс/см2. Водонасыщенные пески резко снижают свою несущую способность до 2 кгс/см2.

Эта особенность песчаных грунтов связана с их способностью резко терять прочность и переходить в «текучее» состояние при насыщении водой и вибрациях. На крайнем полюсе этого явления – зыбучие пески. Разжижение водонасыщенных песков связано с процессами разрушения их структуры при заводнении, а затем новом уплотнении и уменьшении прочности. Причем в текучее состояние переходят не только пески пылеватые, имеющие в составе тонкие глинистые частицы и коллоидные примеси, увеличивающие тиксотропию (разжижение при механическом воздействии). Неожиданно потерять прочность могут и слои чистых крупных песков.

Характеристики прочности связаны с другой характеристикой песка – пористостью. Пористость – это отношение воздушных пор в объеме грунта к его общему объему, и измеряется в процентах. У гранита и базальта пористость составляет десятые доли процента, у глин – до 80%. У песков пористость меньше, чем у глин – 30-38%, у крупных гравелистых песков до 50%, но пески в отличие от глин отлично пропускают воду, являются дренирующими грунтами. А глины, имея пористость от 35 до 80%, практически водонепроницаемые. Объяснение – в структуре грунтов. У песка поры крупные, до 0,01 мм, так как частицы песка имеют размеры от 0,1 до 2,5 мм, а глинистые грунты содержат тонкие частицы от 0,0001 до 0,005 мм и менее, и поэтому имеют тонкопористую структуру, где вода начинает испытывать силы капиллярного притяжения. Тонкие поры глин воду не пропускают и делают слой уплотненной глины отличным водоупором, несмотря на высокий процент пористости. Пески, особенно гравелистые, фильтруют воду с большой скоростью, это отлично видно при дожде, когда участок сложен крупными песками. Луж не будет даже после ливня.

Другое дело – если грунт сжать. Крупные поры песков разрушатся очень быстро, а тонкие поры глин могут сохраняться долгое время при нагружении грунта. Поры размером более 0,01 мм называют активными, а структуры грунтов оценивают еще одной важной характеристикой – активной пористостью.

На прочность слоя песчаного грунта в основании участка их пористость влияет в огромной степени, причем абсолютно по-разному на крупные и мелкие пылеватые пески. Вода уходит через поры крупных песков, а нагрузки воспринимает скелет грунта. Поэтому песок с низкой пористостью влагу держит плохо, и практически не подвержен морозному пучению. Чем меньше влажность песка и выше его плотность, тем больше несущая способность данного основания.

Самый лучший вид песчаного грунта для устройства фундамента – крупные и гравелистые пески. Фундамент можно выбирать практически любого типа, в зависимости от веса, архитектурного плана здания и нагрузок. Эти пески практически не насыщаются водой, а фильтруют ее без изменений своей структуры, и вода не может влиять на их плотность. Хороший дренаж – как следствие малая степень пучинистости, и в итоге — не будет подвижек грунта. Вследствие этого крупные и гравелистые пески отличаются наибольшей несущей способностью.

Мелкий и пылеватый песок отличаются тем, что воду не фильтруют, а впитывают и удерживают. Образуется, простыми словами, грязь, которая при замерзании значительно увеличивается в объеме, и происходит процесс под названием морозное пучение, способный вытолкнуть дом из земли, повредить дорожное покрытие и т. далее. Пылеватые пески – основание, склонное к сильному пучению, и этот фактор ограничивает выбор видов фундамента и требует расчета глубины заложения.

Фундаменты на гравелистых, крупных и средних песках можно устраивать ленточные или ленточно-столбчатые, заглубляя подошву на 30-70 см. Эти пески под действием нагрузок быстро уплотняются, мало промерзают, их поведение в основаниях довольно стабильно. В отличие от крупных, пылеватые мелкие пески зачастую испытывают просадку под фундаментами многие годы, отличаются невысокой прочностью и «держат», а не фильтруют воду. Если УГВ высокий, то фундамент на пылеватых песках следует закладывать ниже глубины промерзания грунта.

При необходимости строительства на мелких пылеватых песках необходимо особое внимание уделять связи их свойств с возможным высоким уровнем грунтовых вод. Одна из особенностей пылеватых песков с примесями глины – образовывать плывуны при насыщении водой. Если в основании участка мелкие и пылеватые пески, и близко есть (или был) водоем, болото или заболоченное место, исследование геологии участка – практичное решение.

stroyfora.ru

Песчаный грунт: классификация, плотность, состав, характеристика

Определение, состав, основные характеристики

Песчаный грунт – один из разновидностей почв, существующих на планете. Например, только в России ими занято около 1850 тыс. кв. км, а в Казахстане – 1 млн. км

Он широко применяется в различных сферах производственной, хозяйственной и бытовой деятельности человека. Особенно он популярен в сфере строительства зданий, дорог и мостов. В этой отрасли хозяйственной деятельности человека он используется с момента возведения фундамента здания и вплоть до внутренних отделочных работ.

У песчаного грунта состав достаточно разнообразен. Это зависит от того, как он образовался, в каких климатических условиях и какие еще виды пород в него входят.

Песок бывает гравелистый, крупный и средней крупности и может быть одновременно в разных разрезах одного отложения.

В состав песка могут входить разные минералы. В среднем составе песка такие минералы: кварц – 70%, полевые шпаты – 8%, кальцит – 3% и остальные минералы – 11%. В состав могут входить соли и железо, но самые распространенные кварцевые пески и кварцево-полевошпатовые.

Песчаный грунт несвязанный. Форма песчинок шарообразная, величиной более 0,1 мм. Капиллярных сил песчинок не хватает, чтобы преодолеть расстояние между ними или поры, и установить между собой прочные связи. Поры в нем несколько больше, чем в глинистых породах и потому песок не обладает пластичностью. Если сделать из него шар, то он непременно рассыплется.

Песчаный грунт практически не удерживает воду. Но если он влажный, то сделанные из него фигуры сохраняют форму, хотя разваливаются при малейшем надавливании.

Классификация по ГОСТ

Классификация песчаных грунтов содержится в ГОСТ 25100 – 2011. Она приведена исходя из размеров зерен и частиц и процентного их содержания в его массе.

Гранулометрический состав песчаных грунтов таков:

Гравелистый. Размер зерен и частиц более 2 мм. Их содержание в массе более 25%.
Крупный. Размер – более 0,5 мм и содержание – 50%.
Средней крупности. Размер — более 0,25 мм, содержание более 50%.
Мелкий. Размер – более 0,1 мм, содержание более или равно 75%.
Пылеватый. Размер – более 0,1 мм, содержание менее 75%.

Плотность и несущая способность

Песчаный грунт любого класса быстро и хорошо уплотняется под нагрузкой. По этому показателю он бывает плотный и средней плотности. Плотный обычно располагается на глубине более 1,5 м. Такое расположение, под давлением вышележащих слоев, на протяжении длительного времени делает его максимально плотным и пригодным основанием для фундамента.

Средней плотности грунт – это тот, который лежит выше 1,5 м или уплотнен искусственно. Его несущие качества хуже и он подвержен большей осадке.

У песчаного грунта плотность и несущая способность взаимно связаны. У гравелистого песка при средней плотности несущая способность – 5 кг на см², при высокой – более 6 кг на см². У крупного при средней плотности эта способность – 4 кг на см², а при высокой – 5–6 кг на см². Средний песок имеет такие параметры: при высокой плотности – 4–5 кг на см

2, при средней – 3–4 кг на см². Мелкий или пылеватый обладает максимальной несущей способностью в плотном состоянии 3 кг на см², в среднем – 2,5 кг на см².

При насыщении влагой средний и мелкий снижают несущую способность на 2 кг на см².

Поглощение и удержание влаги

Песчаный грунт, в связи с его низкой пористостью, от 0,2 до 0,5, плохо удерживает влагу. Это его делает практически не подверженным пучению при замерзании. Что является положительным качеством в строительстве.

Благодаря этому можно не проводить расчет его промерзания при проведении инженерно-строительных работ, но несущая способность песка зависит от влажности. И это необходимо учитывать. Таким образом, с понижением влажности песка и увеличением его плотности, возрастает несущая способность.

Исходя из всех приведенных параметров, наилучшая из песчаных грунтов характеристика, для возведения фундаментов зданий и сооружений, у гравелистых и крупных пород. Они почти не поглощают воду, потому их плотность от количества влаги не зависит. Эти виды имеют наибольшую и постоянную несущую способность.

Видео — Добыча песка

ecology-of.ru

Песчаные грунты | Справочник строителя

Песчаные грунты.

Песчаные грунты – это рыхлая горная порода, которая состоит из песчаных и пылеватых частиц с содержанием около 10-30% глинистых частиц. Они представляют собой смесь песка и суглинка в соотношении примерно 3:1. Благодаря именно этому свойству песчаный грунт менее пластичен, чем суглинок.

Песчаные грунты более чем на половину состоят из частиц песка размером меньше 5 мм, форма которых приближена к шарообразной. Пространство между отдельными песчинками называется порами, они заполняются водой и воздухом. В отличие от глинистых песчаные грунты имеют гораздо более низкую пористость – от 0,2 до 0,5, они хуже удерживают в себе влагу. Размер пор достаточно большой для того, чтобы капиллярные силы притяжения не могли связывать песчинки. Поэтому песчаный грунт является несвязным, то есть он рассыпается. В сухом состоянии песчаный грунт совершенно не держит форму, слепленный из песка шар рассыпается сам собой. Насыщенный влагой песок может удерживать форму, но при малейшем давлении тоже рассыпается.

Главная характеристика песчаного грунта – его несущая способность – зависит от содержания в нем влаги и от его степени уплотнения. Чем больше воды содержится в грунте, тем он становится слабее. Чем сильнее уплотнен песчаный грунт, тем больше его несущая способность. Все песчаные грунты, в отличие от других видов грунтов, хорошо и быстро уплотняются под действием нагрузки, их осадка происходит быстро. По степени уплотнения песчаные грунты делят на плотные и средней плотности. Плотным можно считать тот песчаный грунт, который находится на глубине 1,5 м и более: под постоянным давлением вышележащих слоев грунта он максимально уплотнился и является хорошим основанием для фундамента. Песчаный грунт средней плотности – это тот, который находится выше 1,5 м и тот, который был уплотнен искусственно. Он имеет чуть меньшую несущую способность и больше подвержен осадке.

Песчаные грунты удерживают в себе меньше влаги, и, благодаря этому свойству, они в меньшей степени подвержены морозному пучению, в большинстве случаев их можно считать непучинистыми. Это очень большое достоинство: при возведении фундамента на таком грунте глубина промерзания не имеет значения и даже мелкозаглубленный фундамент будет абсолютно устойчивым.
Песчаные грунты разделяют на группы в зависимости от крупности песчинок. Гравелистый песок – самый крупный, он состоит из песчинок размером от 0,25 мм до 5 мм, и имеет высокую несущую способность: плотный гравелистый грунт более 6 кг/см2, гравелистый грунт средней плотности – 5 кг/см2.. Крупный песок имеет размер частиц от 0,25 мм до 2 мм и показывает другие свойства: плотный крупный песок имеет несущую способность 5-6 кг/см2, средней плотности – 4 кг/см2. Свойства крупного и гравелистого песчаных грунтов практически не зависят от наличия влаги и ее количества, их несущая способность остается постоянной. Средний песок имеет песчинки размером от 0,1 мм до 1 мм, его несущая способность в плотном состоянии 4-5 кг/см2, в состоянии средней плотности 3-4 кг/см2. При насыщении влагой такой грунт снижает свою несущую способность еще на 1 кг/см2. Мелкий песок (или пылеватый) имеет размер частиц меньше 0,1 мм и по своим свойствам уже приближается к глинистому грунту: максимальная несущая способность в потном состоянии 3 кг/см2, при средней плотности – 2,5 кг/см2. При насыщении влагой его прочность падает до 1 кг/см2.

Таким образом, самым лучшим основанием для фундамента среди песчаных грунтов будет гравелистый или крупный песок, который обеспечивает отличную несущую способность, практически не теряет своих свойств при увлажнении.

Строительный термин
Поливная полоса — обвалованная полоса земли, имеющая продольный уклон и горизонтальная в поперечном сечении, затапливаемая водным потоком с одновременным просачиванием в почву. (СНиП 2.06.03-85)
p-projector.com
Песчаные грунты
В грунтовой лаборатории компании ООО «ГеоЭкоСтройАнализ» проводятся комплексные работы по исследованию характеристик различных грунтов. Поэтому наши специалисты обладают обширными знаниями по классификации грунтов, без чего невозможно добиться успехов в данной отрасли.

Песчаным грунтов называют рыхлую горную породу, в состав которой входят пылеватые и песчаные частицы, а содержание глинистых частиц не превышает 10-30 процентов. Соотношение песка и суглинка в песчаных грунтах составляет примерно 3:1. Именно это свойство способствует снижению пластичности песчаных грунтов в сравнении с суглинком.
В состав песчаных грунтов более, чем на 50%, входят частицы песка, размер которых не превышает пяти миллиметров, а форма их является шарообразной. В пространстве между песчинками находятся поры, заполняемые воздухом и водой. Песчаные грунты отличаются от глинистых более низкой пористостью, в диапазоне 0,2 – 0,5, поэтому они не могут также хорошо удерживать влагу. Поры обладают достаточно большим размером, поэтому величина капиллярных сил притяжения не способна связать песчинки. Именно поэтому песчаный грунт относится к несвязным, то есть способен рассыпаться. Если песчаный грунт находится в сухом виде, он абсолютно не способен держать форму, а если из песка слепить шар, он рассыплется сам по себе. Если песок насытить влагой, он сможет держать форму, но если на него оказать малейшее давление, он тоже рассыплется.

Несущая способность песчаного грунта, которая является его главной характеристикой, находится в зависимости от содержащейся в нем влаги и степени уплотнения. Грунт становится слабее, при увеличении содержания в нем воды. Несущая способность грунта растет с ростом его уплотнения. Для всех песчаных грунтов характерно быстрое и хорошее уплотнение при увеличении нагрузки, что отличается этот тип грунта от других. Осадка песчаного грунта также происходит очень быстро.
Песчаные грунты могут быть плотными или средней плотности. К плотным относится песчаный грунт, который располагается на глубине более полутора метров. На него оказывается постоянное давление слоев грунта, лежащих выше, поэтому он максимально уплотнен и может использоваться в качестве хорошего основания для фундамента. Песчаным грунтом средней плотности называют то, что располагается выше полутора метров, а также тот, который прошел искусственное уплотнение. Его несущая способность немного меньше, и он более подвергается осадке.
У песчаных грунтов отмечается способность к меньшему удерживанию влаги, и в связи с этим качеством для них не так опасно морозное пучение. Чаще всего песчаные грунты относятся к непучинистым. Это можно считать большим достоинством для строительства фундамента. Ведь при наличии такого грунта на участке строительства можно не задумываться о глубине промерзания. Даже при мелко заглубленном фундаменте у сооружения будет абсолютная устойчивость.
Существует классификация песчаных грунтов по крупности песчинок.
Самым крупным считается гравелистый песок, так как в его составе песчинки размером 0,25 – 5 мм. Гравелистый песок обладает высокой несущей способностью, от 5 до 6 кг/кВ. см.
Размер песчинок крупного песка составляет 0,25 – 2 мм. Его несущая способность от 4 до 6 кг/кВ. см.
На свойства гравелистого и крупного песчаного грунта абсолютно не влияет наличие влаги, величина их несущей способности не изменяется.
Размер песчинок среднего песка: 0,1 – 1 мм, он обладает несущей способностью от 3 до 5 кг/кВ. см. если этот тип грунта насытить влагой, то его несущая способность снизится еще на 1 кг/кВ. см.
У мелкого (пылеватого) песка размер частиц менее 0,1 мм. Своими свойствами он схож с глинистым грунтом. Несущая способность мелкого песка не превышает 3 кг/кВ. см., а если его насытить влагой, то несущая способность снижается до 1 кг/кВ. см.
В качестве лучшего основания для фундамента из всех типов песчаного грунта можно назвать песок гравелистого или крупного типа, который обладает отличной несущей способностью, а при увлажнении практически сохраняет свои свойства.
gesanaliz.ru
Виды песчаного грунта, его характеристики и особенности
Особенность песчаных грунтов состоит в том, что в нем преобладают частицы, состоящие из одного минерала, их размер варьируется от 0,05 до 2 миллиметров. Содержание частиц глины в песчаном грунте составляет не более пяти процентов. При отсутствии влаги они, по сути, характеризуются как обычные сыпучие тело, а если становятся влажными, то образуют низкий уровень связности. Некоторые виды песков, если в них попадет вода, будут обладать гидрофильными свойствами, т.е. слабо отдавать воду. Они называются плывунами.
Основные отличия песков с инженерно-геологической точки зрения (сопротивление сдвигам и способность к пропусканию воды) могут широко варьироваться в зависимости от отсутствия или наличия в них частиц пыли и гравийно-галечниковых крупиц, а помимо этого, он величины самих частиц песка. Так что характеристики, отличающие одни виды песчаных грунтов от других, используются для того, чтобы разделить их на виды, благодаря чему разделены чистые, пылевые и гравелистые пески. Помимо этого, к песчаным грунтам можно отнести легкие супеси, которые отличаются преобладанием крупиц песка, а количество глинистой фракции равняется трем-пяти процентам.
Песок распространен практически везде. Пользуясь данными исследователей, участки, в которых наличествуют супесчаные грунты и пески, в Российской федерации образуют площадь практически в два миллиона квадратных километров, из которых около полумиллиона находятся в центральной части России. Песочные массивы в Казахстане составляют площадь в миллион квадратных километров.
Структура песков
Структура гранул песка в высшей степени многообразна. Его отличия зависят от положения тектонических плит, строения веществ, входящих в состав песка, природно-климатическими условиями, от минералогического состава. Пески крупной формы, среднекрупные, гравелистые, имеют широкое распространение в районах складок гор, где они находятся в разрезах отложений разного генезиса. Такие пески в большом количестве представлены в районах движения устойчивых блоков континентальной земной коры и в метаморфических частях фундамента платформ. Среди старых плит, но в большей степени среды молодых блоков земной коры, наибольшее распространение получили более рассеянные виды песков – мелкодисперсные, пылеватые, а также имеющие средний размер песчинок. В данной местности пески по составу обладают большей грубостью, и располагаются в моренных и флювиогляциальных отложениях, и образованных благодаря ним аллювиальным размывам, и озерным и морским образованиям. В толще отложений, формирующихся постоянными водными потоками (аллювиальных отложениях) такие виды песков часто находятся в самом низу разреза (т.н. фации перлювия), а верхние слои составляют более однородные мелкие, пылевые и средние пески (т.н. русловая фация, а также пойменная фация.)
То, из чего состоят гранулы песков, зависит от их генезиса, что наглядно показывается в аккумуляции и пределах единой области сноса. Например, во многих областях, которые подверглись в четвертичный геологический период оледенению, самыми грубыми по свойствам будут водно-ледниковые пески. Пески, имеющие более молодой возраст (аллювиальные), образованные в результате переотложений и размываний реками более старых флювиоглянцевых песков, представляют собой ярко выраженную дисперсную гомогенную структуру. Пески, сформировавшиеся в месте дельт рек (прибрежно-морские), состоят из еще более мелких частиц.
Процент однородности относительного содержания частиц в песке может широко варьироваться, причем даже внутри одной толщи песка (а также в разрезе). Большее единообразие приходится на морские пески, и те, которые содержатся в эоловых отложениях, так что они являются в равной мере монодисперсными. Песок с таким составом также может встречаться в отложениях, сформировавшихся постоянными водными потоками рек, находящихся в равнинах.
Полидисперсные виды песков присутствуют в слоях разных отложений, которые сформированы в горных районах.
Для нескольких видов песчаных грунтов, которые образовались благодаря водным потокам, свойственно повышение уровня дисперсности в зависимости от того, насколько они далеко находятся от источника снова. Характерный пример – аллювиальные пески.
Минеральный состав песков
Минеральный состав песков тоже разнороден, в нем присутствуют многие минералы, но стоит выделить несколько, количество которых значимо в процентном соотношении: хлориты – 1%, доломит – 3%, кальцит – 7%, полевые шпаты 8%, кварц (который, кстати, является самым распространенным минералом на Земле) – 70%, на долю других минералов приходится 11%. Эта статистика показывает, что песок состоит в основном из кварца и полевых шпатов, из этого следует, что такие пески наиболее широко распространены.
В Российской федерации в подавляющей части мест в песчаных грунтах содержится относительно мало солей (легкорастворимых и среднерастворимых), их содержание не превышает одной сотой процента. Хотя в районах, находящихся на юге страны, пески с высоким содержанием соли (более 0,3% легкорастворимых солей) встречаются довольно часто, и представлены в основном морскими и континентальными образованиями. В слоях пролювиальных, аллювиальных, и прочих видах песков большое количество соли получилось благодаря континентальным засолениям, вызванным увеличением уровня подземных вод (ввиду антропогенных или естественных причин).
Стоит отметить, что во многих случаях в песках в различном процентном отношении содержится железо (до нескольких процентов). Железо в составе песков будет либо первичным (появившимся в результате разрушения метаморфических и магматических пород), либо вторичным (образованным в результате почвообразования и выветривания), оно присутствует в закисной и окисной форме.
Также в песках центрального и северных регионов страны могут быть остатки растительного происхождения (в основном не более 3%, но может доходить до 10% и даже больше, в таком случае к названию песка добавляется «с примесью растительных остатков»).
Содержание воды в песках
Уровень влаги в песках разнится от одного-двух процентов до тридцати. Верхние слои песка содержат мало влаги, в районе 1-5%. При капиллярном увлажнении содержание влаги сильно увеличивается, плоть до 30% на уровне подземных вод. Обычно влага в песках не содержит солей, однако в аридных районах воды часто насыщены минералами. Кроме того, высокое содержание минералов характерно для подземных вод, находящихся среди песков, что характерно, например, для морских берегов. По физическому состоянию вода, присутствующая в песках, а также легких супесях, может быть отнесена к гравитационной и капиллярной.
bio-grunt.ru
Основные физические характеристики песчаного грунта
Песчаный грунт широко используется во многих отраслях хозяйственной деятельности. Главные характеристики песчаного грунта делают его самым востребованным материалом при строительстве зданий и объектов инфраструктуры. Здесь он используется на всех этапах работ – от устройства основания до внутренней отделки.
Состав и свойства материала варьируется в зависимости от пород, на основе которых он образовался, а также климатических особенностей местности. Он имеет разную крупность зерна, содержит кварц, шпаты и другие минералы.
Классификация и особенности песчаного грунта
К песчаным грунтам относятся почвы, у которых половина состава представлена частицами размером до 2,0 мм.
Государственным стандартом 25100 – 2011 принята следующая классификация в зависимости от состава и крупности зерна:
Гравелистый – с размером частиц более 2,0 мм, удельный вес которых составляет 25%.
Крупный – с песчинками более 0,5 мм, доля которых не менее 50%;
Средний – более 50% состава приходится на частицы 0,25;
Мелкий – содержит 75% элементов с крупностью более 0,1;
Пылеватый – более 75% состава представлено зерном менее 0,1.
Чем крупнее частицы, из которых состоит масса, тем прочнее состав. Несущая способность мелких песков быстро снижается под воздействием влаги, в зимнее время они промерзают на большую глубину. В то же время средне- и крупноразмерные разновидности не боятся увлажнения и хорошо выдерживают нагрузки.
Основные характеристики песчаного грунта
Основным показателем, который влияет на прочность и деформацию песчаных грунтов, является плотность сложения. Кроме того, прочность зависит и от структурных связей между отдельными микрочастицами.
К механическим характеристикам относится:
Деформационные – модули упругости и общей деформации, сжимаемость.
Прочностные – сопротивление сдвигу, водопроницаемость, фильтрация.
Основные физические характеристики песчаного грунта:
Несущая способность. Варьируется от 1 до 6 кг/кв. см, определяется степенью уплотнения и увлажнения. Показатель повышается при уменьшении влажности и повышении уплотнения.
Высокая способность быстро уплотняться. Объект, возведенный на такой почве, быстро дает усадку.
Пористость. Находится в пределах 0,2 до 0,5, что меньше, чем у глинистой разновидности почвы.
Хорошая водопроницаемость. Песчаники плохо задерживает влагу, поэтому под воздействием отрицательной температуры не происходит ее пучение. Гравелистые разновидности обладают способностью хорошо фильтровать воду, что можно увидеть во время дождя или при сильном увлажнении материала.
Плотность песчаного грунта. По этому критерию он делится на плотный и средний.
У каждой разновидности – свои особенности и характеристики, что позволяет подобрать подходящий стройматериал для конкретного вида работ.
Производитель нерудных материалов компания «Инерт Групп» предлагает приобрести песок, супесь, ПГС, ЩПС с доставкой по Краснодару и Краснодарскому краю. Здесь покупателей ждут лучшие цены на высококачественную продукцию.
inert-group.ru
Классификация песчаных грунтов.
Тип песка.
Классификационные условия
Размер частиц d ,мм
Процент массы сухого грунта
Гравелистый.
Более 2
Более 25
Крупный .
-//- 0,5
-//- 50
Средней крупности .
-//- 0,25
-//- 50
Мелкий.
-//- 0,1
Не менее <75
Пылеватый.
-//- 0,1
<75
Для оценки природного состояния глинистых грунтов вводится показатель текучести I_L.
где — влажность грунта в природном состоянии;
— соответственно влажность на границе раскатывания и текучести ;
По показателям текучести глинистые грунты подразделяются на следующие консистенции (состояния):
Супеси
твердые ……………………..I_L<0
пластичные ………..
текучие……………..
Суглинки и глины:
твердые…………
полутвердые………
тугопластичные….
мягкопластичные..
текучепластичные….
текучие…………….
Разность между влажностями на границе текучести и раскатывания, выраженная в процентах, называется числом пластичности .
В зависимости от числа пластичности глинистые грунты подразделяются на супеси -, суглинки -, глины — >17.
Для оценки природного состояния песчаных грунтов определяются их плотность. По плотности песчаные грунты подразделяются на плотные, средней плотности и рыхлые. Плотность песчаных грунтов может определятся в лабораторных условиях в зависимости от коэффициента пористости , представляющего собой отношение объема пор к объему минеральных частиц грунта.
Вопросы для самоконтроля.
Что называется грунтами?
Какие важные свойства грунтов?
На какие классы подразделяются грунты?
Какие показатели оценки глинистых грунтов?
Наименование глинистых грунтов и их свойства?
Лекция 6
Основы гидрогеологии.
Все воды находящиеся в толще горных пород в твердом, жидком или газообразном состоянии называются подземными Наука, занимающаяся изучением подземных вод, их происхождением, физическими и химическими свойствами, законами движения, связью с атмосферными и поверхностными водами, носит название гидрогеологии.
Виды подземных вод и их характеристики. Подземные воды рассматриваются в зависимости от двух факторов – гидравлического и условий залегания. По гидравлическому фактору подземные воды подразделяются на безнапорные и напорные; в зависимости от условий залегания – на почвенные и верховодку, грунтовые, межпластовые, жильные и трещинные воды, родники и источники.
Почвенные воды и верховодказалегают в самых верхних слоях земной коры. Почвенные не имеют водоупорного ложа и как бы подвешены в порах почвы вследствие капиллярных явлений. Отличительные свойства их – сезонный характер, сезонные колебания температуры, наличие микроорганизмов и органических веществ.
Верховодкойназывают временное скопление подземных вод, возникающее главным образом в период обильных дождей и усиленной инфильтрации. Верховодка залегает на небольших линзах водонепроницаемых пород (в морских отложениях) и на аллювиальных поймах.
Грунтовыеводы– подземные воды существует в виде постоянного водоносного горизонта, залегающего на первом от поверхности водоупоре. Характеризуются следующими особенностями: 1) имеют свободную поверхность, которая называется зеркалом или уровнем грунтовых вод, и водоупорное ложе. Они безнапорные, от земной поверхности залегают на глубине 1-50м; 2), питание их осуществляется за счет инфильтрации осадков и поступлений воды из водоемов и рек; 3) постоянно находятся в динамике движении и образуют потоки в сторону общего уклона водоупорного слоя; 4) глубина залегания грунтовых вод, их распространение во многом зависят от геологических условий конкретной местности, климатических и геоморфологических факторов.
Межпластовые подземные водызалегают между двумя водонепроницаемыми слоями. По условиям залегания эти воды могут быть безнапорные и напорные, или артезианские, обусловленные залеганием водоносных слоев в виде синклиналей или моноклиналей.
Инфильтрационные водыобразуются в результате выпадения осадков и фильтрации воды из рек, водохранилища и т.д.;конденсационныеобусловлены конденсацией паров из воздуха и за счет пополнения водяных паров подземных горных пород и грунтов при уплотнении;ювенальныепроникают в поверхностные горизонты земной коры из недр земли и обусловлены конденсацией паров магмы. Так возникают различные минеральные источники нередко повышенной температуры и высокой минерализацией.
Химический состав подземных водопределяется в каждом конкретном случае с помощью химического анализа. Растворенные в воде различные газы (О₂, СО₂, СН₂,S₂Hи др.) обуславливают степень пригодности воды для питьевых и технических нужд. По содержанию растворенных солей подземные воды подразделяются на пресные – менее 1 г/л, солоноватые 1-10 г/л, соленые 10-50 г/л и рассолы более 50 г/л.
Соли в подземных водах придают им свойства жесткости и агрессивности. Жесткость воды обуславливается наличием растворенных солей кальция и магния и оценивается количеством миллиграмм–эквивалентов кальция и магния (1мг-экв соответствует содержанию в 1 л. воды 20,04 мг иона кальция или 12,6мг иона магния). Агрессивность подземных вод оказывает отрицательное воздействие на металл и бетон. Виды агрессии : 1) выщелачивающая — происходит растворение и вымывание из бетона извести, возникает при малом содержании в воде ионов НСО₃; 2)обще кислотная– обуславливается низким значением водородного показателя рН, в результате чего происходит растворение извести бетона; 3)углекислотная– является результатом воздействия углекислоты СО₂; 4)сульфатная– характерна при наличии в воде сульфатаSO₄. Это обуславливает кристаллизацию новых соединений, который приводит к увеличению объема и разрушению бетона; 5)магнезиальная— аналогично сульфатной, приводит к разрушению бетона при контакте с водой, содержащей высокое количество Мq.
Для борьбы с агрессивностью воды применяют специальные цементы, производят гидроизоляцию подземных конструкций, понижают уровень грунтовых вод и т.д.
Режим подземных вод— это изменение во времени уровня грунтовых вод , температуры и химического состава . Его изучение необходимо для решения многих задач, в том числе по проектированию и возведению зданий и сооружений.
Основными причинами колебания уровня подземных вод являются метеорологические факторы, гидрогеологические условия, колебания земной коры, производственные и строительные деятельности человека. На режим подземных вод влияют искусственные факторы — возведения плотины, ирригационных сооружений, водозаборов подземных вод, утечка воды из водопроводов и т.д. Возведения зданий, сооружений обычно изменяют гидрогеологические условия участка , приводят к повышению уровня подземных вод, затоплениям подвалов и подземных коммуникаций.
Для наблюдения за режимом уровня подземных вод производится замер глубины их залеганий. Чаще всего это выполняется в период инженерно — геологических изысканий. Необходимо наблюдать за режимом подземных вод во время строительства и в период эксплуатации сооружения (постоянные наблюдения). Для определения залегания уровня подземных вод используются буровые скважины — одиночные или групповые. На основе гидрогеологической съемки и стационарных наблюдений составляются гидрогеологические карты. Одна из них карта гидроизогипс, на которую наносятся поверхности (зеркало) подземных вод. Гидроизогипсы— линии, соединяющие точки с равными отметками поверхности подземных вод. Карта изопьез – карта поверхности напорных вод. Изопьезы (пьезоизогипс) – линии, соединяющие точки с одинаковыми абсолютными отметками пьезометрического уровня. По карте изопьез можно определить направление движения артезианского потока, величину напора, глубину залегания, пьезометрический уклон и т.д. Карта изобат — карта глубин залегания подземных вод.Гидроизобатаминазываются линии равных глубин, построенных по результатам их замеров по скважинам. Гидрохимические карты — отображают изменения минерализации, химических типов подземных вод, их жесткости, агрессивности и т.д. Цель составления таких карт – оценка качества подземных вод для питьевого и хозяйственного водоснабжения, выявления возможного отрицательного влияния на инженерные сооружения.
Вопросы самоконтроля.
1. Что изучает наука — гидрогеология?
Виды подземных вод?
Химические свойства подземных вод и учет их в строительстве?
Режим подземных вод и учет их в строительстве?
Что называются гидроизогипсами, гидроизопьезами и гидроизобатами?
ЛЕКЦИЯ 7.
Динамика подземных вод.
Основные законы движения подземных вод. Движение воды подразделяется на ламинарные и турбулентные. Ламинарные движения воды подчиняются основному закону фильтрации, установленному французским инженером Дарси. Закон гласит – общее количество воды, фильтрующиеся через поперечное сечение породы в единицу времени, прямо пропорционально размерам этого сечения, падению напора и обратно пропорционально длине фильтрации на данном участке:
где Q– количество воды в единицу времени м³;
Кф— коэффициент фильтрации;
ΔН— падение напора на длине пути фильтрации;
L— длина пути фильтрации потока;
А– площадь поперечного сечения потока м²;
Важной характеристикой водопроницаемости грунтов является коэффициент фильтрации. Существующие методы определения этой характеристики можно подразделить на расчетные, лабораторные и полевые.
Полевые методы определения коэффициента фильтрации (наиболее верные) базируется на изучении зависимости между расходом грунтового потока и понижения уровня воды в толще грунта путем откачки воды из центральной выработки (скважины) и наблюдением за уровнем в остальных скважинах. Коэффициент фильтрации зависит от особенностей породы, коэффициента пористости и изменяется от 5∙10⁴м/ сут для практически водонепроницаемых пород (глины и др.) до 50-500 м/сут. для хорошо водопроницаемых пород (пески средней крупности и т.д.).
Дренажные сооруженияслужат для сбора и отвода поверхностных и подземных вод, а так же для искусственного водопонижения. Дренажные сооружения могут быть горизонтальными (канавы, траншеи открытые или закрытые, галереи), вертикальные (колодцы) и комбинированными. В горизонтальных дренажных сооружениях отток воды происходит самотеком в сторону уклона дна. Дренаж называется совершенным, если дно его достигает водоупорный горизонт. При вертикальном дренаже понижение уровня подземных вод осуществляется с помощью откачек насосами из скважины (колодцев).
Расчет притока воды к дренажным канавампри притоке воды с двух сторон определяется по формуле:
,
где — расход воды, м³/сут;— коэффициент фильтрации, м/сут;— длина канавы, м; Н – мощность водного притока; м h- уровень воды в канаве, м;R– радиус влияния канавы, м.
Расчет притока воды в котлованыопределятся выбором метода из соотношения длины котлована к его ширине. Если соотношение больше, чем 101, то котлован рассматривается как большая горизонтальная дрена (канава). При соотношении меньше, чем 101, то котлован рассматривается как большой колодец, и для расчета принимается формула водопритока к скважине (колодцу).
где Q– расход скважины при откачке, м³/сут;— коэффициент фильтрации, м/сут; Н – мощность грунтового потока, м;h– уровень воды в скважине , м;R– радиус влияния скважины, м;r- радиус скважины, м.
Предварительно определяется условный радиус котлована r₀.
где F– площадь котлована, м².
Подставляя вместов формулу, получим величину водопритока в котлован.
Вопросы для самоконтроля:
Роль подземных вод в строительстве?
Что понимается под коэффициентом фильтрации?
Виды дренажных сооружений?
studfiles.net