Грунты: классификация, свойства и влияние грунтовых условий на строительство

Грунт — это не просто земля под ногами. В строительстве он играет важнейшую роль, определяя устойчивость, долговечность и безопасность будущего здания. Грунты оказывают существенное влияние на проектирование объектов капитального строительства (ОКС), определяя множество конструктивных решений и влияя на стоимость всего проекта.

Эта статья расскажет о типах и свойствах грунта, о том, как разные типы грунтов влияют на строительные процессы, какие сложности могут возникнуть и как их избежать при выборе участка.

Классификация грунтов

Перед началом любого проекта необходимо ответить на ряд ключевых вопросов:

• Какой тип грунта на участке?
• Какова его несущая способность?
• Насколько он подвержен деформациям?
• Где расположен уровень грунтовых вод?

Ответы на эти вопросы дают инженерно-геологические изыскания, которые являются обязательным этапом строительства.

Грунт принято делить на типы, в зависимости от происхождения и размера частиц.

По происхождению

• Скальные грунты. Прочные и устойчивые, например, гранит, базальт. Отличаются высокой несущей способностью.
• Обломочные грунты. Образовались из разрушения скальных пород, например, щебень, галька, песок.
• Пылевато-глинистые грунты. Состоят из мельчайших частиц, например, глина, суглинок. Могут быть как прочными, так и неустойчивыми, с высокой степенью пучинистости.
• Органические грунты. Образовались из остатков растений и животных, например, торф, ил. Характеризуются низкой несущей способностью и подвержены гниению.

По крупности зёрен

• Крупнообломочные грунты (свыше 200 мм) — валуны, глыбы.
• Песчаные грунты (2–5 мм) — хорошо дренируемые, с высокой несущей способностью.
• Пылеватые грунты (0,05–0,005 мм) — склонны к усадке и пучению.
• Глинистые грунты (менее 0,005 мм) — могут быть пластичными и водонепроницаемыми, что требует специальных мер при строительстве.

Основные свойства грунтов

Чтобы оценить пригодность грунта для строительства, необходимо изучить его свойства.

Плотность грунта

• Плотность грунта. Показывает массу единицы объёма сухого грунта. Грунт с высокой плотностью может выдерживать большие нагрузки, что делает его подходящим для строительства массивных сооружений.
• Влажность грунта. Определяет содержание влаги. Высокая влажность может привести к оседанию или набуханию грунта, что может вызвать деформацию фундамента.
• Пористость грунта — это отношение объёма пор к общему объёму грунта. Грунт с высокой пористостью может быть менее стабильным и требовать специальных методов укрепления.
• Плотность скелета грунта. Характеризует плотность твёрдой фазы грунта, помогает в оценке прочности и устойчивости грунта, что важно при выборе типа фундамента.

Прочность грунта

• Угол внутреннего трения. Определяет устойчивость грунта к сдвигу. Грунт с высоким углом внутреннего трения устойчив к сдвигу, что важно для предотвращения оползней и других геологических процессов.
• Сцепление. Характеризует прочность связей между частицами грунта. Высокое сцепление повышает устойчивость грунта под нагрузкой, что важно для стабильности фундамента.
• Модуль деформации. Показывает деформацию грунта под нагрузкой. Грунт с высоким модулем деформации менее подвержен деформациям, что важно для предотвращения просадок и трещин в здании.

Деформационные свойства грунтов

• Просадочность — способность грунта сжиматься под нагрузкой. Просадочные грунты могут вызвать оседание здания, что требует специальных мер при проектировании фундамента.
• Усадка — это изменение объёма грунта при высыхании. Усадка может привести к трещинам в фундаменте и стенах здания, что нужно учитывать при проектировании.
• Пучинистость — способность грунта увеличиваться в объёме при замерзании воды. Пучинистые грунты могут вызвать деформацию фундамента и разрушение конструкции, особенно в регионах с холодным климатом.

Фильтрационные свойства грунтов

• Водопроницаемость — способность грунта пропускать воду. Грунт с высокой водопроницаемостью может быть подвержен размыву и подтоплению, что важно учитывать при строительстве подземных сооружений и дренажных систем.
• Коэффициент фильтрации — характеризует скорость движения воды через грунт. Важно для оценки риска подтопления и размыва фундамента, особенно в районах с высоким уровнем грунтовых вод.

Коррозионная активность грунтов

• Агрессивность к бетону — способность грунта разрушать бетон. Важно учитывать при выборе материалов для фундамента, чтобы избежать быстрого разрушения конструкции.
• Агрессивность к металлу — способность грунта разрушать металл. Важно при проектировании подземных коммуникаций и конструкций, чтобы предотвратить коррозию и повреждение металлических элементов.

Влияние грунтовых условий на строительство

Тип грунта определяет выбор типа фундамента, а также требует учёта ряда нюансов.

Выбор фундамента:

• Ленточные фундаменты. Подходят для устойчивых грунтов с высокой несущей способностью.
• Столбчатые фундаменты. Используются на непучинистых грунтах, при небольших нагрузках.
• Свайные фундаменты. Применяются на слабых и пучинистых грунтах, а также при необходимости передачи нагрузки на глубокие слои грунта.
• Плитные фундаменты. Подходят для нестабильных грунтов, равномерно распределяют нагрузку по всей площади основания.

Уровень грунтовых вод:

• Подтопление основания может привести к снижению несущей способности грунта.
• Пучение грунтов может вызвать деформацию фундамента и стен здания.
• Коррозия подземных частей сооружений — угроза для долговечности здания.

Мерзлотные явления:

• Морозное пучение: увеличение объёма грунта при промерзании, может привести к деформациям.
• Морозное разуплотнение: уменьшение плотности грунта при промерзании, снижение несущей способности.

Опасные геологические процессы:

• Оползни: смещение грунтовых масс по склону.
• Просадки: оседание грунта под нагрузкой.
• Карст: образование пустот в грунте, может привести к обрушению.

Как выбрать участок и избежать проблем с грунтом

Чтобы избежать проблем при строительстве, важно правильно выбрать земельный участок.

1. Проведите инженерно-геологические изыскания. Это не просто рекомендация, а обязательное условие для успешного строительства. Изыскания дадут информацию о типе грунта, его свойствах, уровне грунтовых вод и наличии опасных геологических процессов.
2. Обратите внимание на рельеф. Склоны, овраги, низменности могут сигнализировать о рисках оползней или просадок грунта.
3. Изучите гидрогеологические условия. Уровень грунтовых вод, наличие водоносных горизонтов и возможность подтопления важны для выбора фундамента и проектирования дренажной системы.
4. Проверьте наличие опасных геологических процессов. Оползни, просадки, карстовые провалы — всё это может серьёзно повлиять на безопасность и долговечность вашего дома.

Избегайте проблем с грунтом при строительстве.

1. Не экономьте на инженерных изысканиях. Качественная информация на этом этапе сэкономит вам гораздо больше денег и нервов в будущем.
2. Правильно выберите фундамент. Консультируйтесь со специалистами, чтобы подобрать оптимальный тип фундамента с учётом особенностей грунта.
3. Укрепите грунт при необходимости. Специальные методы укрепления грунта помогут предотвратить проблемы с пучинистостью, оседанием и размывом.
4. Соблюдайте технологию строительства и используйте качественные материалы. Это гарантирует прочность и долговечность вашего дома.

Подведём итог

Грунт в строительстве — это ключевой фактор, определяющий успех и безопасность любого проекта. Разнообразие типов грунтов и их свойства, такие как плотность, прочность, деформационные и фильтрационные характеристики, оказывают прямое влияние на выбор фундамента, проектирование инженерных систем и общую стоимость строительства.

Понимание и правильная оценка этих свойств с помощью инженерно-геологических изысканий позволяют минимизировать риски, связанные с деформациями, подтоплениями и коррозией. Качественное исследование и анализ грунтовых условий, грамотный выбор фундамента и использование современных методов укрепления грунта — всё это вместе гарантирует долговечность и устойчивость будущего здания. Следование рекомендациям специалистов и использование качественных материалов помогут избежать большинства проблем, обеспечивая надёжность и безопасность построенного объекта.