Види деформацій ґрунтів, їх вплив на вибір фундаменту

Вибір фундаменту під будівництво заміського будинку залежить, перш за все, від виду грунту, на якому планується зведення будинку.

Тому на самому початку будівництва ще при проектуванні необхідно врахувати цей фактор. Якщо розглядати види деформації грунтів, то необхідно розділити їх за складом грунту. Тобто відмінною рисою грунтів буде матеріал, з якого він утворений.

Тому всі грунти діляться на

• піщані;
• Суглинки і супіски;
• скельні;
• глинисті;
• великоблочні;
• лес;
• пливуни;
• насипні;
• З органічними домішками.

Найчастіше фахівці, щоб не робити таку велику розбивку по типам, ділять все грунти на дві категорії:

1. зцементовані;
2. Незцементовані.

До першої категорії відносяться скельні і великоблочні грунти, що відрізняються великим коефіцієнтом твердості і міцності. До другої категорії відносяться всі інші типи грунтів. Це грунти, що складаються з пухкої породи, яка легко піддається розпушування.

Але про яку б категорії грунту ми не говорили, все одно в основі всіх розрахунків буде лежати тільки один показник - це деформація ґрунтів. Даний показник визначається зовнішніми силами, які діють на грунт, створюючи всередині нього переміщення частинок.

І тут необхідно відзначити, що створюване напруга всередині грунту забезпечує його деформацію. Тобто навантаження, наприклад, фундаменту на грунт, створює напругу, отриману за рахунок переміщення частинок грунту. Якщо навантаження зняти, то деякі частинки повернуться до свого початкового положення, а частина залишиться в новому положенні.

Так ось перший варіант з повернутими частинками називається пружна деформація. А другий варіант з рештою частками називається залишкова деформація. Якщо розглянути тверді тіла, такі як метал, то зазвичай їх залишкова деформація незначна. Тому її часто не враховують при проведенні розрахунків на нагружаемость конструкцій з металу.

Те ж саме можна сказати про грунти. Зазвичай практично в будь-яких грунтах залишкова деформація переважає над пружною в кілька десятків разів. Тому даний показник повинен бути врахований при проведенні розрахунків фундаментної навантаження.
Види деформацій грунту, а це, як було сказано вище пружна і залишкова, постійно супроводжують один одного.

Відповідно, щоб отримати повну або, як то кажуть, загальну деформацію, необхідно скласти два види деформації. Правда, не завжди загальна деформація береться за розрахункову. У якихось випадках все ж доводиться брати за основу тільки пружну деформацію. У якихось тільки залишкову.

Пружна деформація грунту

Якщо розглядати основні види грунту і їх особливості в окремо, то необхідно сказати, що кожен з них ділиться на підгрупи. Так пружна деформація ділиться на деформацію стиску-розтягу, тобто зміни обєму, і на деформацію зміни форми без зміни обсягу.

Перша зазвичай виникає при навантаженні, яка періодично дає стиснення і розтягнення. Тобто, відбувається те навантаження, то розвантаження грунту. Друга деформація зявляється тільки в разі миттєвої навантаження.

Зазвичай при пружних деформаціях не відбувається компресія грунту, тому що навантаження діє миттєво. Правда, сюди не можна віднести вібрацію, яка все ж створює компресійні зміни в грунтах.

При закладці фундаментів можна часто спостерігати ущільнення грунту в одному місці і набухання в іншому. Такий вид деформації не можна віднести до пружним, тому що для їх появи необхідний певний проміжок часу. До того ж дані процеси є незворотними.

Також необхідно відзначити деформацію повзучості, де в структурі грунту зявляються зрушення частинок щодо один одного. Така деформація може з часом зупиниться, тоді вона носить назву загасаючої. Якщо зсув триває протягом тривалого часу, то така деформація носить назву сталої. Зазвичай швидкість такої деформації не змінюється в часі.

Залишкова деформація грунту

І все ж залишкова деформація буде вважатися основним показником, який буде впливати на вибір виду фундаменту для заміського будинку. Вона зазвичай зявляється при зламі грунту і руйнуванні структури самих частинок.

Часто можна простим поглядом оглядати поява на поверхні ґрунту залишкової деформації, якщо навантаження повторюється не один раз. Наприклад, поява колії на сільських дорогах. Періодичні навантаження стають причиною, від якої залишкова деформація просто накопичується.

Фізичних причин, за якими будуть виникати ті чи інші види деформацій грунту, можуть бути різні. Часто поєднання причин викликають деформацію. Але без будь-якої навантаження деформації виникнути не можуть.

А зведення фундаменту будинку - це чиста навантаження на грунт. Тим більше бетон, з якого зводять фундамент, має досить велику масу. Ось вам і велике навантаження.

зміцнення ґрунтів

У будівництві давно навчилися уникати наслідків від зявилися деформацій. Такі технології давно напрацьовані, і досвід є великий. У багатьох регіонах методам зміцнення ґрунтів приділяється дуже велика увага.

По-перше, необхідно відзначити, що штучне зміцнення ґрунтів необхідно тільки для того, щоб підвищити несучу здатність самих грунтів. По-друге, всі види зміцнення діляться на кілька способів:

• цементація;
• Силікатизація або хімічний;
• електрохімічний;
• електричний;
• механічний;
• Термічний.

Є ще кілька способів, але вони дуже рідко використовуються в будівництві заміських будинків.

Перший спосіб є найпоширенішим, тому що не вимагає великих витрат як грошових, так і трудових. Полягає він у тому, що спочатку в грунт забивають палі. Палі повинні бути порожніми. Всередину заливається дуже рідкий цементний розчин. Поки цемент не засох, прибираються палі. Зазвичай цей спосіб зміцнення використовується в піщаних грунтах.

Хімічний спосіб заснований на заливці в палі хімічних розчинів. Також використовується в грунтах піщаних і лесових. Технологія заливки хімічних розчинів ідентична технології заливки цементного розчину. Єдина відмінність - це склад самого розчину.

Хімічні розчини виготовляються на основі рідкого скла. А ось добавки можуть бути будь-якими, все залежить від типу грунту. Наприклад, в піщані ґрунти заливають розчин рідкого скла і хлористого кальцію, а в пилоподібні піщані ґрунти найкраще заливати розчин на основі рідкого скла і фосфорної кислоти. А ось в лесові ґрунти зазвичай заливають просто рідке скло.

Термічне зміцнення грунту засноване на пропущенні через шари грунту розжарених газів. Зазвичай гази проходять через труби, що відносяться до категорії жароміцних. До того ж гази обовязково заважають з повітрям. Цим способом досягається випал внутрішніх шарів грунту, тобто підвищується показник міцності.

А ось електричний спосіб застосовують в основному в глинистих ґрунтах, де є підвищений вміст вологи. Постійний електричний струм пропускається через грунт. Тим самим домагається осушення глини, що веде до її ущільнення. Наслідок - здатність грунту до пученію сходить до мінімуму.

Електрохімічний спосіб поєднує в собі не тільки обробку грунту постійним струмом, але також введенням в його шари через катод, який являє собою порожню трубу хімічних розчинів. Останні є каталізаторами, за допомогою яких процес зміцнення сильно зростає. Зазвичай до таких розчинів відносять, наприклад, водний розчин хлористого кальцію.

Механічні способи давно відомі в будівництві і прийшли в даний час з далеких віків. Їх кілька, але основних способів всього три, які до сих пір використовуються, це:

Зазвичай подушку виготовляють з міцніших матеріалів, які укладаються пошарово, і також утрамбовуються. Часто подушки виготовляють з щебеню або того ж бетону.

Грунтові палі - більш складний процес, який повязаний з використанням спеціальної техніки.

Попередньо палі забиваються в грунт, потім вони видаляються. У утворилися порожнини засипають міцніший грунт. До речі, і в цьому випадку доводиться проводити пошарове утрамбовку.

Витрамбовуванні котловану - менш трудомісткий процес, тому що не повязаний із заміною грунту на більш міцний. Зазвичай утрамбовку виробляють спеціальної трамбуванням досить великої маси, яку підвішують на підйомний кран.

Піднімаючи трамбування на граничну висоту, скидають на дно котловану. При ударі відбувається залишкова деформація грунту. Таку процедуру виконують кілька разів на одне і те ж місце.

У промисловому будівництві, коли розміри котлованів досягають великих розмірів, часто використовують спосіб ущільнення дна котловану. У даній ситуації зазвичай використовується спецтехніка, така як кулачкові та гладкі котки, вібромашини, віброплити, трамбують машини.

У заміському будівництві найбільше використовується метод заміни слабкого грунту на більш міцний. Зазвичай більш міцним матеріалом є крупнозернистий пісок або щебінь. Виритий під фундамент котлован або траншеї засипаються піском, який обовязково утрамбовують, не забуваючи при цьому його поливати. Такий грунт називається подушкою.

Як видно з цієї статті, види зміцнення ґрунтів різні. Який саме необхідний для будівництва вашого заміського будинку, підкаже тільки точний аналіз ґрунтів. І тільки після цього можна буде вирішувати проблеми, повязані з вибором самого фундаменту. А це в свою чергу відібється на економії, витратах і виплати працівникам, які будуть займатися заливкою фундаменту. Як завжди, все упреться в фінанси.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!