• Статьи
  • Классификация грунтов и их особенности

Виды грунтов в строительстве

В зависимости от существуют разные классификации грунтов. Чаще всего грунты делят на три основных класса и их подклассы в зависимости от структурных связей между частицами или генезису (происхождению):
  1. Скальные.
  2. Дисперсные.
  3. Мерзлые (вечная мерзлота).
Тем не менее, среди строителей распространена другая классификация на основе характеристик на прямую влияющих на выбор технологий строительства:
  1. Скальные — каменные грунты залегающие в виде сплошного или трещиноватого массива.
  2. Крупнообломочные — несцементированные грунты, содержащие более 50% по весу обломков кристаллических и осадочных пород с размерами частиц более 2 мм.
  3. Хрящеватые грунты — смесь глины, песка, обломков камней, щебня и гравия. Они плохо размываются водой, не подвержены вспучиванию и вполне надежны.
  4. Песчаные — сыпучие в сухом состоянии грунты, содержащие менее 50% по весу частиц крупнее 2 мм и не обладающие свойством пластичности. 
  5. Супеси — грунты, в которых глинистые частицы размером менее 0,005 мм содержатся в пределах от 5 до 10%.
  6. Плывуны — это супеси по свойствам близки к пылеватым пескам, содержащие большое количество пылеватых и очень мелких глинистых частиц. При достаточном водопоглощении пылеватые частицы начинаю играть роль смазки между крупными частицами и некоторые разновидности супесей становятся настолько подвижными, что текут, как жидкость.
  7. Глинистые — По содержанию песчаных частиц и числа пластичности глинистые грунты подразделяются на супесь, суглинок, глину.
  8. Суглинки — грунты, в которых глинистые частицы размером менее 0,005 мм содержатся в пределах от 10 до 30%. По своим свойствам они занимают промежуточное положение между глиной и песком. В зависимости от процентного содержания глины суглинки могут быть легкими, средними и тяжелыми.
  9. Лёсс — относится к группе суглинков, содержит значительное количество пылеватых частиц (0,005 — 0,05 мм) и водорастворимые известняки и др., очень пористый и при намокании сжимается. При замерзании вспучивается.
  10. Илистые — илистые грунты, водонасыщенный современный осадок преимущественно морских акваторий, содержащий органическое вещество в виде растительных остатков и гумуса, содержание частиц меньше 0,01 мм составляет 30-50% по массе. Большей частью такие грунты располагаются в местах торфоразработок, болотистых и заболоченных местах.
  11. Торфяники — органический грунт, образовавшийся в результате естественного отмирания и неполного разложения болотных растений в условиях повышенной влажности при недостатке кислорода и содержащий 50% (по массе) и более органических веществ. Торфяники обычно сильно увлажнены, отличаются сильной неравномерной сжимаемостью и практически непригодны как основание. Чаще всего их заменяют на более пригодные основания, например, песчаные.
  12. Заторфованный грунт — песок и глинистый грунт, содержащий от 10 до 50% (по массе) торфа.
  13. Заболоченные — никогда не просыхающий, или просыхающий менее чем на 50 см грунт. Как правило представляет из себя слой торфа поверх глины.
  14. Мерзлые — температура которых всегда ниже или равно нулю градусов.
  15. Насыпные (техногенные) — грунты с различными структурными связями, образованными в результате деятельности человека. 
Рассмотрим переведенные выше виды грунтов и их подвиды подробнее:


Скальные грунты


Скальные грунты — монолитные породы или в виде трещиноватого слоя с жесткими структурными связями, залегающие в виде сплошного массива или разделенные трещинами. К ним относятся магматические (граниты, диориты и др.), метаморфические (гнейсы, кварциты, сланцы и др.), осадочные сцементированные (песчаники, конгломераты и др.) и искусственные.

Скальные грунты имеют колоссальную несущую способность и практически не подвержены морозному пучению. При строительстве на скальных грунтах нет необходимости закладки фундамента ниже глубины промерзания. Фундамент можно возводить непосредственно на поверхности такого грунта, без какого-либо вскрытия или заглубления.

Единственная сложность — это разработка скального грунта, например для организации канализации или водоснабжения. Высока вероятность полной невозможности выбрать грунт даже мощными экскаваторами.


Крупнообломочные грунты


Крупнообломочные — несвязные обломки скальных пород с преобладанием обломков размером более 2 мм (свыше 50%).

Крупнообломочные грунты подразделяют на:
  1.     валунный d > 200 мм (при преобладании неокатанных частиц — глыбовый),
  2.     галечниковый d > 10 мм (при неокатанных гранях — щебенистый)
  3.     гравийный d > 2 мм (при неокатанных гранях — дресвяный). К ним можно отнести гравий, щебень, гальку, дресву.

Эти грунты являются хорошим основанием, если под ними расположен плотный слой. Они сжимаются незначительно и являются надежными основаниями.

Если обломочный материал представлен ракушкой в количестве ≥ 50%, грунт называют ракушечным, если от 30 до 50% — к наименованию грунта прибавляют с ракушкой.

Крупнообломочный грунт может быть пучинистым, если мелкая составляющая — пылеватый песок или глина.


Конгломераты


Конгломераты — крупнообломочные породы, группа скалистых разрушенных, состоящих из отдельных камней разной фракции, содержащие более 50% обломков кристаллических или осадочных пород, не связанных между собой или же сцементированных посторонними примесями.

Как правило, несущая способность таких грунтов достаточно высокая и способна выдержать вес дома в несколько этажей.


Хрящеватые грунты


Хрящеватые грунты — это смесь глины, песка, обломков камней, щебня и гравия. Они плохо размываются водой, не подвержены вспучиванию и вполне надежны.

Они не сжимаются и не размываются. В этом случае рекомендуется закладка фундамента с заглублением, как минимум, в 0,5 метра.


Песчаные грунты


Песчаные грунты — продукт разрушения горных пород, представляют собой сыпучую смесь зерен кварца и других минералов, образовавшихся в результате выветривания горных пород с размерами частиц от 0,1 до 2 мм, содержащие глины не более 3%.

Песчаные грунты легко разрабатываются и утрамбовываются, хорошо пропускают воду, не меняются в объеме при разном уровне водопоглощении, промерзают незначительно, не пучинистые, при нагрузках имеют свойство сильно уплотняться и проседать.

Песчаный грунт

Если пески залегают равномерно с достаточной плотностью и мощностью слоя, то такой грунт являются хорошей основой для фундамента. Чем крупнее и чище пески, тем большую нагрузку может выдержать слой основания из него. Мелкий песок, разжиженный водой, особенно с примесями глины и ила, в качестве основания ненадежен. Пылеватые пески (размер частиц от 0,005 до 0,05 мм) слабо держат нагрузку, как основание требуют укрепление.

По крупности частиц песчаные грунты могут быть:
  1.     гравелистые (25% частиц крупнее 2 мм);
  2.     крупные (50% частиц по весу крупнее 0,5 мм);
  3.     средней крупности (50% частиц по весу крупнее 0,25 мм);
  4.     мелкие (размеры частиц — 0,1-0,25 мм)
  5.     пылеватые (размеры частиц 0,005-0,05 мм). Они близки по своим проявлениям к глинистым грунтам.
По плотности подразделяются на:
  1.     плотные;
  2.     средней плотности;
  3.     рыхлые.
Чем выше плотность, тем прочнее грунт.


Супесь


Супесью принято называть вид горных пород, отличающихся особой рыхлостью. В этом смысле она довольно близка к песку. Само название как раз и указывает на общее сходство. 

Рыхлая горная порода или грунт, состоящая, главным образом, из песчаных и пылеватых частиц с добавлением около 3—10% алевритовых, пелитовых или глинистых частиц.

Более глинистые супеси называются тяжёлыми, менее глинистые — лёгкими.

В зависимости от содержания песчаных зёрен соответствующих размерностей и пылеватых частиц различают грубопесчаные, мелкопесчаные и пылеватые супеси.

Супесь
Супесь

Плывуны


Плывуны — это супеси по свойствам близки к пылеватым пескам, содержащие большое количество пылеватых и очень мелких глинистых частиц. При достаточном водопоглощении пылеватые частицы начинаю играть роль смазки между крупными частицами и некоторые разновидности супесей становятся настолько подвижными, что текут, как жидкость.

Различают плывуны истинные и псевдоплывуны.

Истинные плывуны характеризуются присутствием пылевато-глинистых и коллоидных частиц, большой пористостью (> 40%), низкими водоотдачей и коэффициентом фильтрации, особенностью к тиксотропным превращениям, оплыванием при влажности 6 — 9% и переходом в текучее состояние при 15 — 17%.

Псевдоплывуны — пески, не содержащие тонких глинистых частиц, полностью водонасыщенные, легко отдающие воду, водопроницаемые, переходящие в плывунное состояние при определенном гидравлическом градиенте.

Плывуны практически непригодны для использования в качестве оснований фундаментов.


Глинистые грунты


Глинистые грунты — самые непредсказуемые для строительства. Они могут размываться, разбухать, сжиматься, при замерзании вспучиваться. Фундаменты на таких грунтах строят ниже отметки промерзания.

Глина, слежавшаяся в течение многих лет, считается хорошим основанием для фундамента дома, но такая глина встречается редко, т. к. в природном состоянии практически никогда не бывает сухой. Капиллярный эффект, присутствующий в грунтах с мелкой структурой, приводит к тому, что глина практически всегда находится во влажном состоянии. Так же влага может проникать через песчаные примеси в глине, поэтому влагопоглощение у глины происходит неравномерно.

По поглощенной воде глины и суглинки подразделяют на:
  •     твердые,
  •     полутвердые,
  •     тугопластичные,
  •     мягкопластичные,
  •     текучепластичные,
  •     текучие.
Осадка зданий на глинистых грунтах, продолжается более длительное время, чем на песчаной почве. Глинистые грунты с песчаными прослойками легко разжижаются и поэтому обладают небольшой несущей способностью.

Глинистый грунт

Суглинки


Суглинки — грунты, в которых глинистые частицы размером менее 0,005 мм содержатся в пределах от 10 до 30%. Еще Владимир Иванович Даль определял суглинок, как «почву с немалой примесью глины».

По своим свойствам суглинки занимают промежуточное положение между глиной и песком. В зависимости от процентного содержания глины суглинки могут быть легкими, средними и тяжелыми.

Суглинки более пластичны чем супесь. Жгут, скатанный из суглинка, не рассыпается, в отличие от жгута из супеси.

Суглинок
Суглинок

Лёсс


Лёсс относится к группе суглинков, содержит значительное количество пылеватых частиц (0,005 — 0,05 мм) и водорастворимые известняки и др., очень пористый и при намокании сжимается. При замерзании вспучивается. Наиболее распространенные на юге РФ и Дальнем Востоке. При наличии влаги лёссовидные грунты теряют устойчивость и размокают. 

В сухом состоянии такие грунты обладают значительной прочностью, но при увлажнении их грунт размягчается и резко уплотняется. В результате происходят значительные осадки, сильные перекосы и даже разрушения возведенных на нем сооружений, в особенности из кирпича.

Таким образом, для того чтобы лессовидные грунты служили надежным основанием для сооружений, нужно полностью устранить возможность их замачивания. Для этого необходимо тщательно изучить режим грунтовых вод и горизонты их высшего и низшего стояния.


Ил (илистые грунты)


Ил — илистые грунты, водонасыщенный современный осадок преимущественно морских акваторий, содержащий органическое вещество в виде растительных остатков и гумуса, содержание частиц меньше 0,01 мм составляет 30-50% по массе. Большей частью такие грунты располагаются в местах торфоразработок, болотистых и заболоченных местах.

Свойства илистых грунтов:
  •     Сильная деформируемость и высокая сжимаемость и как следствие — ничтожное сопроивление к нагрузкам и непригодность их использования в качестве естественного основания.
  •     Значительное влияние структурных связей на механические свойства.
  •     Незначительное сопротивление сил трения, что затрудняет применение в них свайных фундаментов;
  •     Органические (гуминовые) кислоты в иле, действуют разрушающе на бетон сооружений и фундамента.

Сапропель


Сапропель — пресноводный ил, образовавшийся на дне застойных водоемов из продуктов распада растительных и животных организмов и содержащий более 10% (по массе) органического вещества в виде гумуса и растительных остатков.

Сапропель имеет пористую структуру и, как правило, текучую консистенцию, высокую дисперсность — содержание частиц крупнее 0,25 мм обычно не превышает 5% по массе.


Торф


Торф — органический грунт, образовавшийся в результате естественного отмирания и неполного разложения болотных растений в условиях повышенной влажности при недостатке кислорода и содержащий 50% (по массе) и более органических веществ. Влажный торф имеет насыщенный черный цвет, в сухом состоянии становится рыжеватым.

Торфяники обычно сильно увлажнены, отличаются сильной неравномерной сжимаемостью и практически непригодны как основание. Под нагрузкой торф напоминает вату. Хорошо проводит вибрации — если ударить кувалдой по блоку расположенному на торфе, вибрации будут ощутимы в десятке метров.

Из-за низкого трения в торфе не всегда удается возвести даже свайный фундамент. Чаще всего их заменяют на более пригодные основания, например, песчаные.

Торф
Торф

В состав торфа входит большое количество растительных осадков. По количеству их содержания различают:
  1.     слабозаторфованные грунты (относительное содержание растительных осадков — менее 0,25);
  2.     среднезаторфованные (от 0,25 до 0,4);
  3.     сильнозаторфованные (от 0,4 до 0,6) и торфы (свыше 0,6).

Заторфованный грунт


Грунт заторфованный — песок и глинистый грунт, содержащий от 10 до 50% (по массе) торфа. Сильнопучинистый и проседающий под нагрузкой.


Мерзлые


Мерзлые грунты схожи по прочности со скальными и бывают сезонномерзлыми или многолетнемерзлыми.
  • Сезонномерзлые грунты весной превращаются в талые и как основания фундаментов не могут использоваться.
  • Многолетнемерзлые грунты (ММГ) — это специфические грунтовые условия, проектирование фундаментов на которых одна из самых сложных задач и заниматься этим без помощи профессионалов не рекомендуется

Техногенные (насыпные грунты)


Техногенные грунты (свалки строительного или бытового мусора, грунтовые отвалы, отвалы отходов производств, золошлаковые насыпи) — так же очень специфические условия строительства. Предсказать поведение насыпного грунта практически невозможно. Проектирования фундаментов, опирающихся на такие грунты — задача для профессионалов и требует большой осторожности.

Техногенные (насыпные грунты)
Строительный мусор

В частном строительстве насыпные грунты распостранены как способ поднять участок или сделать «подушку» над илистым и торфяным грунтом. При этом, появляется высокий риск неравномерного проседания. Распространенно мнение, что насыпной грунт улеживается около 25-ти лет.