Как самостоятельно определить тип грунта: виды и свойства почв, особенности построения фундамента

Измеряемые характеристики грунтов

Для вычисления несущих характеристик грунта нам нужны измеряемые характеристики грунта. Вот некоторые из них.

Удельный вес грунта

Удельным весом грунта γ называется вес единицы объема грунта, измеряется в кН/м³.

Удельный вес грунта вычисляется через его плотность:

ρ ‑ плотность грунта, т/м³;g ‑ ускорение свободного падения, принимаемое равным 9,81 м/с².

Плотность сухого (скелета) грунта

Плотность сухого (скелета) грунта ρ_d ‑ природная плотность за вычитанием массы воды в порах, г/см³ или т/м³.

Устанавливается расчетом:

где W ‑ природная (естественная) весовая влажность грунта, %;ρ ‑ природная (естественная) весовая плотность грунта, г/см³ (т/м³)

Коэффициент пористости грунта

Коэффициент пористости — это отношение объема пустот к объему твердых частиц в долях единицы. Устанавливается расчётом:

где ρ_s и ρ_d — соответственно плотность частиц и плотность сухого (скелета) грунта, г/см³ (т/м³).

Принимаемая плотность частиц ρ_s (г/см³) для грунтов

Коэффициент пористости е, для песчаных грунтов разной плотности

Степени влажности грунта

Степень влажности грунта S_r — отношение естественной (природной) влажности грунта W к влажности, соответствующей полному заполнению пор водой (без пузырьков воздуха):

где ρ_s — плотность частиц грунта (плотность скелета грунта), г/см³ (т/м³);е — коэффициент пористости грунта;ρ_w — плотность воды, принимаемая равной 1 г/см³ (т/м³);W — природная влажность грунта, выраженная в долях единицы.

Грунты по степени влажности

Пластичность грунта

Пластичность грунта — его способность деформироваться под действием внешнего давления без разрыва сплошности массы и сохранять приданную форму после прекращения деформирующего усилия.

Для установления способности грунта принимать пластичное состояние определяют влажность, характеризующую границы пластичного состояния грунта текучести и раскатывания.

Граница текучести W_L характеризует влажность, при которой грунт из пластичного состояния переходит в полужидкое — текучее. При этой влажности связь между частицами нарушается благодаря наличию свободной воды, вследствие чего частицы грунта легко смещаются и разъединяются. В результате этого сцепление между частицами становится незначительным и грунт теряет свою устойчивость.

Граница раскатывания W_P соответствует влажности, при которой грунт находится на границе перехода из твердого состояния в пластичное. При дальнейшем увеличении влажности (W > W_P) грунт становится пластичным и начинает терять свою устойчивость под нагрузкой. Границу текучести и границу раскатывания называют также верхним и нижним пределами пластичности.

Определив влажность на границе текучести и границе раскатывания, вычисляют число пластичности грунта I_Р. Число пластичности представляет собой интервал влажности, в пределах которого грунт находится в пластичном состоянии, и определяется как разность между границей текучести и границей раскатывания грунта:

Чем больше число пластичности, тем более пластичен грунт. Минеральный и зерновой составы грунта, форма частиц и содержание глинистых минералов существенно влияют на границы пластичности и число пластичности.

Деление грунтов по числу пластичности и процентному содержанию песчаных частиц приведено в таблице.

Текучесть глинистых грунтов

Показать текучести I_L выражается в долях единицы и используется для оценки состояния (консистенции) пылевато-глинистых грунтов.

Определяется расчетом из формулы:

где W — природная (естественная) влажность грунта;W_p — влажность на границе пластичности, в долях единицы;I_p — число пластичности.

Показатель текучести для грунтов разной плотности

Как самостоятельно определить тип грунта?

Если вы уже определили место для фундамента будущего дома, то вам понадобится садовый бур или мотобур, чтобы сделать лунки глубиной 2–3 м. В процессе бурения, через каждые 60-80 см вытаскивайте бур и отмечайте на бумаге цвет грунта, его вязкость, до тех пор пока вы не достигнете нужной глубины.

Идеально будет, если на каждой отметке часть полученного грунта будет разложена на чистом участке земли по порядку по мере углубления для дальнейшей проверки. Можно собрать пробы грунта в стеклянные банки.

Визуальный метод определения типа грунта

В нижеприведенной таблице вы можете «на глаз» определить тип грунта по определенным характеристикам и сделать кое-какие выводы.

Хрящеватый грунт

Грунт, который состоит из песка и глины, с большой долей щебня называют хрящеватым грунтом. Этот тип грунта очень даже пригоден для строительства, на нем можно устраивать мелкозаглубленный ленточный фундамент. Этот тип грунта не размывается водой и достаточно прочный.

Песчаный грунт

Такой тип грунта легко пропускает влагу, хорошо поддается трамбовке, прекрасно уплотняется. Глубина промерзания обычно не превышает одного метра, что делает его пригодным для строительства ленточного фундамента из отдельных ж/б блоков. Также можно рассмотреть вариант с устройством столбчатого фундамента.

Скалистый грунт

Это, пожалуй, самый надежный прочный грунт из всех. На таких грунтах фундамент нет необходимости даже заглублять, короче говоря, дешево и быстро.

Глинистый грунт

Определяется такой грунт просто – если от воды земля превращается в жижу и размывается, то не сомневайтесь, это глинистый грунт. Это не самый хороший вариант для возведения дома – тут и глубина промерзания в среднем полтора метра, и процессы вспучивания проходят довольно бурно.

Для такого типа грунта более всего подойдет устройство мелкозаглубленный ленточный или столбчатый фундаменты, а также сооружение монолитной фундаментной плиты. В некоторых случаях производиться замена глины на песок с необходимыми добавками. Но это труднозатратно, и как следствие – дорого.

Торфяные грунты

Если ваш участок находиться не месте, где когда-то было болото, то грунт будет торфяным. Торфяник обычно сильно насыщен влагой, а грунтовые воды располагаются близко к поверхности. Выбора тут немного, как правило, устраивается монолитная плита, а если есть уклон, то можно устроить столбчато-ригельный монолитный фундамент.

Собственно, для всех пучинистых и обладающих слабыми несущими функциями (торфяник и песчаник) грунтов, специалисты рекомендуют устройство «плавающих» монолитных плит.

(Visited 7 387 times, 1 visits today)

Домик вашей мечты

Модульное строение зданий

Проекты для домов из бруса

Нужно ли заказывать проект дома или можно строить без него?

Преимущества квартир от застройщика

Полезная информация о проектах каркасных домов

Дом из бруса — объемы работ, материалы

Хорошие проекты бань из бруса

Проведение самостоятельного анализа

Определить грунт фундамента можно самостоятельно без привлечения специалистов. Простейший метод, определяющий состав грунта, состоит в его контактном и зрительном анализе.

Пробу почвы с поверхности, а затем из глубины, необходимо скатать в своеобразный шарик. Если грунт сухой, его следует увлажнить.

Зрительно можно определить, какие компоненты входят в пробу по цвету и фактуре. Например, грунт, имеющий красноватый оттенок, является глинистым, и так далее.

Затем пробу необходимо смять и растереть. В зависимости от состава, результат будет разным.

На пучинистых грунтах особо тщательно необходимо проводить анализ на глубине. На пучинистых грунтах неправильно построенное сооружение зимой может оседать, а летом подниматься, что приводит к предварительному частичному или полному разрушению постройки. О том, как провести анализ почвы перед строительством дома, смотрите в этом видео:

На грунте без фундамента производится бурение скважины на 50 см ниже предполагаемого уровня промерзания или до начала накопления в скважине водных масс.

На пучинистых грунтах преобладают суглинки, супеси и глина неоднородной структуры.

Для более точной оценки пучинистости на предположительно пучинистых грунтах используются специальные данные, собранные в ходе экспериментальных оценок (табл. 1).

Таблица 1 – Степень пучинистости различных грунтов

Какой фундамент – для какого грунта?

От того, насколько грамотно будет построен фундамент, зависит целостность и долговечной всей бани. А потому внимательно выбирайте, какой нулевой уровень лучше возводить на конкретной почве – учитывая, конечно, и вес постройки самой бани.

Основательный ленточный фундамент – для солидной бани

Ленточный фундамент – самый дорогой и прочный из всех существующих. Его ставят практически на любом грунте, а там, где почва более-менее стабильна – его мелко-заглубленный вариант.

Его подвид – ленточно-свайный железобетонный фундамент строится там, где грунты достаточно водонаполненны, участок со склонах или на грунтах-плывунах. И, если баня планируется не слишком тяжелая, такой вариант сам по себе – не хуже монолитной плиты.

Монолитный плитный фундамент – для самых непрочных грунтов

Этот фундамент – спасательный круг для тех, кто свою парную собирается строить на водонасыщеной, практически вязкой земле. Строится этот фундамент на болоте в прямом смысле этого слова. Для таких заболоченных и заторфованых грунтов в прямом смысле подходит только большая площадь подошвы фундамента – тем, кто любил в школе физику, термин «площадь давления» говорит о многом.

А для тех, кому этот предмет не давался, приведем более доступный пример: в сапогах человек в толще снега всегда будет утопать, а вот в лыжах – никогда, потому, что у них площадь соприкосновения с поверхностью снега больше.

Столбчатый фундамент – лучше с перевязкой!

Сам по себе столбчатый фундамент не плох – он подходит для большинства видов почв и стоит долгие десятилетия, если его строить правильно. А вот строители всегда рекомендуют делать столбчатый фундамент с перевязкой – так называемой рындбалкой. Благодаря ей на такой фундаменте строить можно даже кирпичные бани – если в них стены не будут слишком толстыми. А расположить такую рындбалку можно как на поверхности грунта, так и с небольшим заглублением – вот и все секреты.

Свайный и свайно-винтовой фундамент – баня на скале!

Когда-то сваи использовались только в строительстве мостов, маяков и пирсов, а вот избушку «на курьих ножках» никто не догадывался строить еще долгие годы. Зато теперь свайный, свайно-ростверковый и свайно-винтовой фундамент становится день от дня популярнее.

А все потому, что возводить его можно практически на любом грунте – главное достать до уровня промерзания, где грунт уплотнен до предела, и закрепить на нем сваю – набивную, винтовую или заливную.

Особенно неоценим такой метод строительства на скальных и неровных рельефах – их даже не нужно равнять специальной машинной, в чем и ценность свай.

К слову, для небольшой личной бани свайно-винтовой фундамент – самый экономный и рациональный, и подходит для любого грунта.

Как определить самостоятельно тип грунта?

Для этого существует простой домашний тест:

• Шаг 1. Возьмите в ладонь небольшую порцию земли с участка, где будет строиться баня и смочите ее обильно водой. Из этой лепешки нужно скатать жгут и загнуть кольцо. Если это песок – такое не провернуть. Кольцо из супеси сразу рассыплется на мелкие фрагменты, суглинка – на 2-3 части, а вот из глины колечко останется целым.
• Шаг 2. Внимательно рассмотрите частицы земли в руках – много в ней песчинок, которые по диаметру превышают 1,2-1,5 мм? Если да, то строиться будет фундамент на песчаном грунте.

Шаг 3. Определите наличие воды в земле. Ведь фундамент на болотистой почве – та еще задача. И самые нежелательные в этом плане супеси и пылевые пески – а все потому, что мелкие глинистые частицы в них, которые работают как смазывающее вещество между крупными, позволяют почве активно вбирать воду и плохо ее отдавать. Всего небольшое движение – и они легко переходят в плывунное состояние. В таком грунте фундамент может начать и тонуть, и смещаться в сторону…Что делать? Нужно в первую очередь сделать подушку из щебня или крупного песка, а также хорошего дренажа, чтобы отводить избыточную влагу.

Порой приходится и полностью менять слабый слой почвы грунтом с более надежными характеристиками. А самый проверенный способ – насыпь из непучинистого грунта и фундамент, который строится уже на ней. Так ловятся сразу два зайца – поднят общий уровень придомовой территории и улучшены параметры грунта.

Шаг 4. Определите уровень близости подземных вод. Сделать это можно с помощью простого наблюдения: есть ли поблизости колодцы и какова глубина воды в них? Выше или ниже колодец высоты вашего участка и насколько? Второй пункт – общение с соседями, у которых нужно выяснить, насколько сухо в их подвалах и есть ли там вода.

Самый крайний метод – сделать шурф рыболовным буром, прождать 2 часа и проверить деревянной рейкой уровень воды. Если окажется, что уровень подводных вод (строители называют его аббревиатурой УПВ) ниже на 1,5 метра глубины промерзания грунта, то даже фундаменты на пучинистых грунтах можно строить такой жесткости, как на среднепучинистых. Но стоит помнить и о капиллярном подъеме и сезонном насыщении влагой грунтов, что полностью зависит от ландшафта и обильности атмосферных осадков конкретно в этой местности. Вот почему влажность грунтов на участке, где будет строиться баня, проверять желательно еще осенью – перед началом естественного промерзания почвы (смотрите шаг 5).

Шаг 5. Определите влажность грунта – желательно осенью. Для этого скатайте из земли шарик и понаблюдайте за ним. Если сразу рассыпался – это мало-влажный грунт, если держится – влажный.

Отделка надземной части металлическим сайдингом

Высокий цоколь прекрасно справляется со всеми защитными функциями. Чтобы сооружение было более долговечным, необходимо обязательно отделать надземную часть фундамента подходящими материалами. Такой подход позволит предотвратить отрицательное воздействие климатических условий на конструкцию, а также сделает экстерьер загородного дома боле привлекательным.

В качестве яркого примера можно рассмотреть облицовку с помощью цокольного металлического сайдинга. Этот материал весьма популярен в последнее время.

Принципы отделки в этом случае выглядят следующим образом:

• Работы по отделке должны начинаться с подготовки поверхности. Необязательно, но крайне желательно убрать все дефекты черновой стены. Если стены имеют значительные неровности, то рекомендуется сделать качественную обрешетку, а не тратить лишнее время на выравнивание.
• После этого устанавливается стартовая рейка, которая монтируется в горизонтальном положении (приблизительно на высоте в 40-45 мм над нижней точкой).
• Далее, лист сайдинга монтируется в направляющую рейку и закрепляется с помощью саморезов или специальных фиксирующих элементов.
• Затем необходимо вставить второй лист сайдинга, сдвинув его к предыдущему. В местах стыков рекомендуется оставлять минимальный зазор, чтобы материал мог без проблем расширяться при нагревании. Минимальная температура, кстати, будет незначительно уменьшать толщину элементов отделки.
• Впоследствии таким же образом необходимо отделать всю площадь цоколя .

Естественно, цокольная часть здания может быть отделана любыми другими современными или традиционными облицовочными материалами. Главное в этом случае – обеспечение защиты материалов конструкции от воздействия влаги и холодного воздуха.

Кроме того, надо уделить внимание устройству отмостки и дренажной системы на участке. С их помощью можно будет исключить подтопление подземных помещений дома, а также воздействие влаги на конструкции

Определение типа грунта по скорости оседания частиц.

Первым делом необходимо из исследуемого образца убрать все что не относится к грунту – камушки, корни растений, насекомых и т.д.

После этого нужно засыпать четверть банки исследуемым грунтом, залить водой и тщательно взболтать. Через некоторое время, когда все частицы осядут, будут заметны границы образовавшихся слоев. Время оседания различных частиц разное, начиная от минуты до нескольких дней, поэтому проводить измерения следует, когда вода в сосуде станет полностью прозрачной, возможно это будет через час, а может и через пару суток. Так что наберитесь терпения и поставьте банку в укромное место, там, где ее никто не тронет.

После оседания частиц, необходимо линейкой измерить толщину получившихся слоев и пересчитать все в процентах. По диаграмме – треугольник находим к какому типу относится образец.

Возьмите процент песка в качестве отправной точки в нижней части диаграммы и проведите линию вверх и влево. Затем возьмите процент глины и проведите линию горизонтально. Для подтверждения полученных результатов, необходимо взять процент ила, провести линию вниз. Все должны пересечься в одной точке, по которой можно судить о типе грунта.

Пример: В банке после осадки частиц, общая толщина слоя составила 10 см. Измерив линейкой каждый слой получилось: глины – 5 см, ила – 3 см, песка — 2 см. После этого нам необходимо все перевести в проценты. В данном случае получилось 50% глины, 30% или и 20% песка. По таблице определяем, что это чистая глина.

В заключении нужно сказать, если собираетесь строить дом для постоянного проживания, то лучше все вопросы по исследованию грунта поручить специалистам. С одной стороны это стоит немалых денег, с другой же стороны эти данные могут сэкономить значительную часть материалов.

Зависимость вида фундамента от типа грунта

Фундамент – это важная часть любого строения, основание, которое не должно быть подвержено каким-либо деформациям. Фундамент должен быть максимально жестким. Так оно и бывает в большинстве случаев, если качество грунта не вызывает сомнения. Если грунт надежный, то для любого строения хватит ленточного или столбчатого основания, который погружают в грунт на пятьдесят сантиметров.

Если же почва склонна к пучнистости или к просадкам, то ни столбчатый, ни ленточный фундамент в этом случае не будет являться надежным. Стоит отметить, что пучнистость проявляется в зимнее время, когда температура воздуха отрицательная. Суть процесса в том, что при промерзании почва наращивает массу на десять процентов. В результате этого постройки деформируются. Ведь при промерзании пучнистого грунта элементы фундамента просто выпираются из земли.

Если грунт пучнистый

Как же снизить риск сезонных деформаций? Для этого есть один единственный способ. Он заключается в том, что фундаментную конструкцию заглубляют ниже уровня промерзания грунта. Обычно этот уровень не превышает семидесяти сантиметров. Однако есть отдельные районы, где уровень промерзания достигает глубины больше двух метров. Но и это еще не все. Просто заглубить фундамент на глубину непромерзания мало. Необходимо защитить его элементы от контактного выталкивания.

Как защитить фундамент от контактного выталкивания? Для этого необходимо сделать вертикальные поверхности основания в нижней части более широкими. После этого их засыпают грунтов непучнистого типа, а после закрывают геотекстилем. Кроме того, необходимо еще организовать дренаж рядом с фундаментной подошвой или промазать сами подошвы мастикой, которая будет отталкивать воду.

Чаще всего на пучнистых грунтах обустраивают фундаменты с ростверком – свайные или столбчатые. Заглубленные сваи или столбы практически не вступают в реакцию с боковым грунтом, а значит вероятность их выталкивания крайне низка. Но можно еще больше снизить риск выталкивания, то есть довести такую вероятность до нуля. Как? Следует сделать зазоры между внешними стенками фундамента, то есть сваями, и непосредственно грунтом. Зазор не оставляют открытым, а засыпают крупнозернистым песком.

Если грунт просадочный

А что же делать, если грунт склонен к просадке? Само определение означает, что под нагрузкой от фундамента объем почвы под ним существенно сокращается. К слову, причиной может стать и переизбыток влаги. В целом, к просадкам склонны лессовые глины, рыхлые пески и органические грунты типа торфяников.

Итак, если геологи в процессе своих исследований определили, что грунт является просадочным, то они обязаны первым делом определить и оценить возможные деформации. После этого они должны предоставить рекомендации относительно того, как защитить здание от просадок. Если просадочные грунты залегают не слишком глубоко, то оптимальным решением будет создание свайного фундамента.

Другими словами, опоры фундамента заглубляют так, чтобы они упирались в более надежные слои грунта, которые залегают, как правило, на нижних слоях. Если же слой просадочного грунта очень значительный, то здесь вариантов защиты не так много. В большинстве случаев единственным доступным вариантом является создание фундамента из незаглубленной железобетонной плиты, которая умеет «плавать». Но стоит отметить, что такой вид фундамента – это дорогостоящее удовольствие, которое не каждому по карману.

Материал для фундаментов

Вариантов тут также большое количество, начиная от натурального камня или дерева, заканчивая мощным и тяжелым железобетоном. Соответственно, тип фундамента играет важную роль, учитывая материалы для возведения. Но и масса конструкции будет иной, о чем нужно всегда помнить:

1. Бутобетон. Это современный строительный материал, который пользуется популярностью через свою небольшую массу, компактные размеры и стойкость к влаге. Состоит с природного камня и бетонного раствора, где раствор служит клеем и надежно защищает камень от смещения. Используется в тех случаях, когда на близлежащей территории есть достаточное количество камня. Он оптимален при строительстве домов на песчаных и скалистых почвах, нельзя использовать на слабых и неустойчивых глинистых грунтах.
2. Железобетон. Это монолитные или бетонные блоки, армированные стальными прутьями в направлении основных нагрузок. Железобетонные конструкции можно сделать самостоятельно сразу на площадке или купить уже готовые.

Кирпич и дерево сейчас практически не применяется, эти материалы не долговечные, слабые и неустойчивые. Их часто используют для создания ростверков, дополнительно устанавливают гидроизоляцию и теплоизоляцию.

Виды почв: солонцы

На солонцах нужно внести мелиорирующие добавки — 0,5 кг фосфогипса на 1 кв. м, на солонцовых почвах дозировку уменьшают до 200 г на метр. Для улучшения солонцов также используют мелкомолотый гипс. Хороший результат дает комбинирование его с навозом. В первый год следует вносить гипс, во второй — навоз.

На небольших участках также проводят землевание — наносят на поверхность почв плодородный слой, толщина которого составляет не меньше 20 см. Чрезмерно солонцеватый грунт можно улучшить путем внесения сернокислого кальция, который способен удалять соль из нижних слоев. После этого почва становится водопроницаемой и структурной.

Какие виды воды находятся в грунте

Кроме неравномерной сжимаемости грунта у фундамента есть еще несколько «врагов» — вода и мороз. Основные виды вод в грунтах, какие находятся в грунте и представляют опасность для опоры вашего будущего дома, — это почвенные и грунтовые.

Почвенные воды — это влага, выпавшая в виде осадков, образовавшаяся в результате таяния снегов или являющаяся компонентой болотных и илистых почв. Грунтовые воды залегают в грунте постоянно. Именно они оказывают значительное влияние на структуру, физическое состояние и механические свойства грунта и снижают несущую способность основания.

Грунтовые воды существуют практически повсеместно, только в разных местах на разной глубине. Если они находятся очень глубоко и даже в период таяния снегов не поднимаются на поверхность, то в доме, расположенном на таком участке, можно даже оборудовать подвал, не беспокоясь, что весной он будет затоплен. Но если этот вид вод в грунтах залегает близко к поверхности земли, то фундамент потребует обустройства надежной гидроизоляции, а от подвала лучше отказаться.

В холодный период года некоторые виды грунта начинают увеличиваться в объеме, вздуваться, пучиться. Этот процесс обусловлен тем, что вода, которую грунт удерживает в своих порах, превращаясь в лед, занимает больший объем. Причем, вследствие капиллярного эффекта, из нижних слоев грунта она поднимается в зону промерзания.

Глубина промерзания грунта различна и зависит от географического места расположения вашего участка. Оптимальными для будущего фундамента считаются условия, когда глубина промерзания грунта меньше глубины грунтовых вод. И, наоборот, тяжелыми считаются условия, когда глубина промерзания больше глубины грунтовых вод. Ведь когда холод достигнет уровня подземных грунтовых вод, начнется их превращение в лед, а вместе с этим и вспучивание грунта. Впрочем, если бы этот процесс шея равномерно, то особой проблемы не возникало бы: зимой дом равномерно приподнялся, а весной равномерно опустился. Однако вспучивание практически никогда не бывает равномерным, что приводит к перекосу фундамента, перераспределению нагрузок в нем и во всем строении. В результате могут появиться трещины, как в самом фундаменте, так и в стенах дома.

Согласно положениям СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» к пучинистым относятся все находящиеся во влажном состоянии глинистые грунты, мелкие и пылеватые пески, а также крупнообломочные грунты, имеющие фрагменты с пылевато-глинистые заполнением. В сухом же состоянии перечисленные грунты отнесены к практически непучинистым. Поэтому при повышенной влажности грунта фундамент дома рекомендуется закладывать не выше глубины промерзания. Кроме того, необходимо учитывать, что глубина промерзания влажных грунтов у фундамента зависит от основного теплового режима дома. Так, например, эта глубина под отапливаемым зданием уменьшается на 30—50 % от нормативно-расчетного показателя. В ходе геологических изысканий были получены характеристики грунта вашего участка. Неплохо, если фундамент будет опираться на крупнообломочный грунт природного происхождения. Не следует волноваться и в том случае, если на вашем участке преимущественно однородные песчаные грунты, состоящие из крупнозернистого песка. Правильно рассчитанный и заложенный фундамент даст равномерную осадку и в дальнейшем, как правило, не будет перекашиваться, и испытывать от грунта сильных нагрузок