Задать вопрос
+7-932-129-43-76
+7-932-129-48-92
Задать вопрос
Быстро и надежно

Механические свойства грунтов

Механические свойства грунтов проявляются при воздействии на грунт разных типов нагрузок. Эти характеристики показывают, насколько прочным является материал, склонен ли он к деформациям. Свойства зависят в первую очередь от типа связи между отдельными частицами грунта, химического состава. Влияют на них и некоторые физические характеристики – влажность, пористость, степень выветривания.

К механическим свойствам относятся:

  • Сжимаемость
  • Просадочность
  • Набухание
  • Морозное пучение
  • Прочность
  • Упругость, или модуль упругости
  • Угол внутреннего трения
  • Сцепление
  • Сопротивление сдвигу
  • Угол естественного откоса
  • Граница текучести и раската
  • Липкость

Подробнее о каждом из них мы расскажем ниже

Сжимаемость

Под воздействием внешней нагрузки грунт сжимается. Это происходит за счет вытеснения из пор и капилляров воды и газов. Твердые частицы смещаются и деформируются, из-за этого материал уменьшается в объеме. Сжимаемость зависит от гранулометрического состава, пористости, влажности, прочности грунта. У грунтов с рыхлой структурой, с незначительным содержанием влаги этот показатель всегда больше, чем у плотных и водонасыщенных.

Определяют сжимаемость, чтобы рассчитать усадку под давлением фундамента, дорожного полотна, транспорта и т.д. Испытания проводят в лаборатории с помощью одометра. В прибор помещают образец грунта, а затем уплотняют его. Результаты фиксируют в виде компрессионной кривой; она показывает, насколько изменилась пористость материала, по сравнению с исходным состоянием.

Подробнее об этом читайте в статье Сжимаемость грунта.

Просадочность

Способность грунта сжиматься при замачивании под собственным весом или минимальной внешней нагрузкой и возможности бокового расширения. Свойство характерно для грунтов с высоким содержанием пылевидных частиц (лессов и лессовидных суглинков). Оно ярко проявляется при увлажнении грунта. На просадочных грунтах трудно возводить фундаменты, они требуют уплотнения или укрепления.

Измеряется просадочность все так же – с помощью одометра. В зависимости от результатов принимают решение о необходимости укрепления материала. Если проигнорировать это свойство, в дальнейшем грунт может просесть, что приведет к разрушению построек, деформации дорожного полотна и другим неприятным последствиям.

Подробнее об этом читайте в статье Просадочность грунта.

Набухание

Свойство глинистого грунта увеличиваться в объеме при увлажнении. Это происходит за счет связывания молекул воды глинистыми частицами. Вокруг них образуется пленка, расстояние между отдельными зернами грунта увеличивается. В итоге материал теряет плотность и прочность, становится пластичным.

Все грунты разделяются на несколько групп – от ненабухающих до сильнонабухающих. На последних, например, нельзя строить здания. Они требуют замены на более устойчивый к увлажнению материал.

Подробнее об этом читайте в статье Набухание грунта.

Морозное пучение

Увеличение объема при замерзании. Свойство выражено в пористых грунтах с высокой влагоемкостью. Они содержат много воды, которая после замерзания увеличивается в объеме. Морозное пучение более характерно глинам и суглинкам, чем пескам и супесям. Последние не задерживают воду, а пропускают ее в нижние горизонты грунтового массива.

Набухание и морозное пучение – негативные явления, которые ведут к разрушению построек. Увеличивающийся в объеме грунт оказывает давление на конструкцию, равное нескольким десяткам тонн. В результате фундамент может выдавливаться из земли и разрушаться, на асфальтовом полотне появляются бугры и трещины.

Подробнее об этом читайте в статье Морозное пучение грунта.

Прочность

Способность грунта сопротивляться внешним воздействиям (сжатию, разрыву, скалыванию, сдвигу). Она зависит от силы воздействия, вида и состава грунта, взаимодействия между отдельными частицами, температуры, влажности. Материалы с низкой прочностью не используются в ответственных работах. На них нельзя строить здания, их невозможно применить для приготовления бетона и других строительных смесей.

Высокой прочностью обладают скальные грунты, состоящие из пород магматического или метаморфического происхождения, сухие пластичные глины. Обретают прочность грунты, которые длительное время находились в воде (галька, речной и морской песок). Вода вымывает слабые породы из этих материалов. Показатель падает в процессе выветривания, при появлении трещин и расколов. Например, гравий, образовавшийся в результате разрушения плотных горных пород, имеет настолько низкую прочность, что некоторые зерна можно спокойно раскрошить голыми руками.

Подробнее об этом читайте в статье Прочность грунта.

Упругость, или модуль упругости

Соотношение между вертикальным давлением и степенью деформации грунта. Для определения показателя образец сначала сжимают, а потом снимают давление. Характеристика важна для расчета предполагаемой усадки фундамента.

Подробнее об этом читайте в статье Упругость грунта.

Угол внутреннего трения

Характеризует сопротивление грунта вертикальному срезу. Он зависит от силы воздействия и трения между отдельными частицами. У разных грунтов показатель колеблется от 15° до 43°. Показывает устойчивость материалов к сдвигу и динамическим нагрузкам.

Подробнее об этом читайте в статье Угол внутреннего трения грунта.

Сцепление

Под сцеплением понимают степень взаимодействия частиц грунта между собой. Определяется при вертикальном срезе и напрямую зависит от силы давления, которое прилагается в ходе исследования. На сцепление влияет тип связи между отдельными частицами. Оно высокое у скальных грунтов (кристаллические связи), глины (коллоидные связи). Также на него влияет степень трения, сцепление выше между зернами с шероховатой поверхностью.

Сцепление уменьшается в грунтах с большим содержанием мелких частиц, которые обволакивают более крупные, делая их поверхность гладкой. Плохо сцепляются между собой окатанные зерна речного и морского песка, гальки.

Подробнее об этом читайте в статье Сцепление грунта.

Сопротивление грунтов сдвигу

Сопротивление грунтов сдвигу – это способность выдерживать горизонтальные нагрузки без нарушения структуры. Она зависит от прочности молекулярных связей и трения частиц между собой. Показатель всегда выше у скальных, связных дисперсных и мерзлых грунтов.

В практическом смысле сопротивление сдвигу важно учитывать при возведении фундаментов зданий. Если грунт потеряет устойчивость, то постройка может разрушиться под воздействием сдвига. Чтобы избежать этого, грунт испытывают в лаборатории в приборе одноплоскостного среза.

Подробнее об этом читайте в статье Сопротивление грунта сдвигу.

Угол естественного откоса

Это угол между горизонтальной площадкой и конусом, который образовался при свободной засыпке грунта. Зависит от угла внутреннего трения и сцепления. Показатель важен для расчета высоты насыпей, откосов, глубины выемок.

Подробнее об этом читайте в статье Угол естественного откоса грунта.

Граница текучести и раската

Показатель влажности при потере пластичности, определяется для глинистых грунтов. Граница текучести – это влажность при переходе грунта из пластичного состояния в текучее. Граница раската – это минимальная влажность, при которой грунт сохраняет пластические свойства (раскатывается и сохраняет свою форму).

Подробнее об этом читайте в статье Граница текучести и раската грунта.

Липкость

Способность влажного грунта прилипать к поверхности. Свойство характерно для глины, суглинка, частично для почвы с высоким содержанием гумуса. Зависит от пластичности и текучести. Липкий грунт цепляется к инструментам и технике, шинам автомобилей, гусеницам тракторов. Поэтому его не рекомендуют использовать для грунтовых и временных дорог.

Подробнее об этом читайте в статье Липкость грунта.

Определение механических свойств грунта – важный этап подготовки строительства зданий или дорог. От качества его проведения зависит сам проект и особенности его реализации. Детальнее об этих характеристиках вы можете прочитать в соответствующих статьях нашего сайта.