Исследование грунтов — обязательная процедура перед стартом строительства. Его цель — получить полную информацию о свойствах породы на участке застройки, чтобы правильно спроектировать фундамент и избежать деформаций здания в процессе эксплуатации.
Зачем исследовать грунт?
- Чтобы определить несущую способность. Это один из ключевых показателей при проектировании фундамента. По результатам испытаний рассчитывают допустимые нагрузки на основание и подбирают оптимальный тип фундамента с учетом глубины заложения, размеров и материала. Если несущая способность грунта окажется недостаточной, это может привести к неравномерным осадкам и разрушению конструкций.
- Чтобы узнать возможные просадочные свойства породы. Некоторые типы грунтов (лессовые, лессовидные) при намокании сжимаются и приводят к неравномерной осадке фундамента. Чтобы этого избежать, проводят специальные мероприятия — закрепляют, уплотняют или меняют грунт на участке.
- Чтобы обнаружить опасные геологические процессы. На некоторых участках возможно проявление карстов, оползней, подтопления и других негативных явлений. Исследование грунтов позволяет увидеть эти риски и принять меры. Например, укрепить склоны или провести дренажные работы.
Основные показатели при исследовании грунтов
Существует ряд показателей, которые помогают правильно спроектировать фундамент и построить прочное и надежное основание под тяжеловесное строение.
Гранулометрический состав. Этот показатель определяет соотношение в грунте частиц разного размера. Если в земле много крупных фракций (щебень, гравий, песок), порода менее сжимаема и более водопроницаема. Грунты с мелкими частицами (пыль, глина) отличаются высокой сжимаемостью и низкой фильтрационной способностью. По грансоставу классифицируют тип породы, оценивают его механические и фильтрационные характеристики, просадочность и набухание.
Плотность. Показывает, насколько плотно упакованы частицы в грунте. Ее определяют для сухой и влажной породы. От плотности зависят прочностные и деформационные характеристики грунта. Чем выше этот показатель, тем большую нагрузку способен выдержать грунт без значительных осадок.
Влажность. Содержание влаги влияет на все характеристики грунта. Повышенная влажность снижает прочность, увеличивает сжимаемость и ползучесть, вызывает просадочные явления.
Пористость. Показатель характеризует суммарный объем пустот в грунте. Чем больше пористость, тем больший объем влаги впитывает грунт, что влияет на его механические свойства. Пористость также имеет значение при оценке фильтрации и капиллярного подъема воды в породе.
Сжимаемость. Определяет степень деформации грунта при давлении. Чем больше коэффициент сжимаемости, тем больше осадка грунта под нагрузкой. Это приводит к недопустимым искажениям основания.
Просадочность. Характеризует способность некоторых грунтов (лессы, лессовидные суглинки) к значительному сжатию при увлажнении. Определяют для оценки риска неравномерных осадок при эксплуатации сооружений.
Набухание. Проявляется у набухающих глин при намокании. Сопровождается увеличением объема, что опасно для устойчивости фундаментов. Также при набухании возможно разрушение структуры грунта.
Коррозионная агрессивность. Показывает способность подземных вод и грунтов вызывать коррозию конструкций. После лабораторных испытаний выбирают способ защиты или убирают агрессивную породу.
Содержание органики. Органические примеси снижают прочность и несущую способность грунта, повышают сжимаемость и ползучесть. Поэтому при проектировании фундаментов важно знать процентное содержание органики в грунте.
Уровень грунтовых вод. Глубина залегания грунтовых вод влияет на физико-механические свойства породы. При высоком уровне происходит избыточное увлажнение грунтов, снижается их несущая способность. При низком — проявляются просадочные и набухающие свойства.
Как исследуют грунт?
К основным методам изучения породы относят полевые и лабораторные исследования.
Полевые методы:
- Бурение скважин. Для изучения состава и свойств грунтов на участке бурят скважины с помощью специальных буровых установок. Их стандартная глубина — 10–15 метров. Бурение ведется механическим, ударно-канатным или вращательным способом. В процессе отбирают образцы грунта с разных слоев, которые потом отправляют на лабораторные исследования. Также во время бурения фиксируют уровень залегания грунтовых вод на участке.
- Испытание грунта штампом. В скважину или в специально подготовленную яму устанавливают штамп — металлический цилиндр с площадью основания 0,2–0,5 квадратных метров. На устройство постепенно передают нагрузку и замеряют осадку грунта. Это позволяет оценить прочностные и деформационные характеристики породы.
- Зондирование. В грунт погружают стальной стержень диаметром 3–10 сантиметров с замером усилия. Легкое погружение говорит о плотности и твердости грунта.
Лабораторные методы:
- Определение физических свойств. В лаборатории определяют плотность, влажность, пористость, гранулометрический состав грунтов по отобранным образцам.
- Определение механических свойств. Проводят испытания на сжатие, сдвиг, срез грунтовых образцов. Определяют пределы прочности, модули деформации. Это нужно для расчета осадок фундамента.
Чтобы получить полную и точную информацию о грунтах на участке застройки, важно комплексно применять полевые и лабораторные методы. Только на основе полной информации можно правильно спроектировать фундамент дома и подземные сооружения.
