Свойства грунтов определяются их составом и взаимодействием частиц и компонентов, из которых они сложены. Так как грунты являются основаниями для будущих зданий, в строительстве необходимо учитывать их наиболее важные физические и механические свойства.
Физические свойства грунтов:
- гранулометрический состав;
- плотность;
- пористость;
- влажность;
- пластичность (для глинистых грунтов);
- набухаемость грунтов (для глинистых грунтов);
- усадочность (для глинистых и органогенных грунтов);
- размокаемость;
- размягчаемость.
Механическими свойствами являются:
- сжимаемость;
- просадочность;
- прочность;
- упругость;
- угол внутреннего трения;
- сцепление.
Физические свойства
Гранулометрический состав отражает количественное содержание в грунте частиц различных размеров. Он выражается в процентах от общей массы грунта.
Плотность грунта оценивается как отношение массы грунта к его объему. Она зависит от пористости и влажности грунта. При уменьшении пористости плотность возрастает. Значение же влажности обязательно оговаривается, когда речь идет о плотности грунта. Всегда уточняется, что грунт имеет такую-то плотность при таком-то значении влажности. Различают плотность сухого грунта – отношение массы грунта в сухом состоянии к его объему, включающему поры, и плотность частиц грунта – отношение массы сухого грунта к объему без учета объема пор.
Пористость характеризует количество пор в объеме грунта. Она выражается в отношении объема пор к общему объему грунта. При расчетах применяется коэффициент пористости, показывающий отношение объема пор к объему твердой составляющей грунта.
Влажность характеризует степень насыщения грунта водой. Выражается она отношением объема воды, содержащейся в пустотах грунта к общему его объему. Для расчетов используется степень влажности, которая равна отношению объема воды, находящейся в порах и пустотах, к их объему.
Пластичностью называют свойство грунта изменять свою форму без разрушения структуры под механической нагрузкой и сохранять полученную форму после снятия нагрузки. Характеризуетсяэто свойство верхним пределом пластичности, при котором вследствие увеличения влажности грунт переходит из пластичного состояния в текучее, и нижним пределом пластичности, при котором грунт вследствие уменьшения влажности переходит из пластичного состояния в твердое.
Набухаемость – это свойство грунтов увеличиваться при впитывании ими влаги или при замачивании.
Усадочность характеризует способность грунтов уменьшаться в объеме при полном обезвоживании.
Размокаемостью называют способность грунта терять структурные связи при нахождении его в спокойной воде.
Размягчаемость это свойство грунтов терять в значительной степени свою прочность при взаимодействии с водой.
Механические свойства
Сжимаемостью называют свойство грунтов, выражающееся способностью уменьшаться в объеме под действием сжимающей нагрузки.
Просадочность – это способность грунта уменьшаться в объеме при увеличении влажности.
Прочностью называется способность грунта противостоять воздействию механических напряжений, не разрушаясь. При расчетах используют предел прочности – критические напряжения, при которых происходит разрушение грунта.
Упругостью называют свойство грунта после снятия нагрузки восстанавливать форму и объем, которые были изменены вследствие внешнего воздействия.
Угол внутреннего трения характеризует величину смещения поверхности насыпного грунта от вертикали, при которой сохраняется прочность откоса.
Определение свойств грунтов при строительстве
На месте будущего здания или сооружения могут располагаться грунты с неизвестными характеристиками. Для определения физических и механических свойств грунтов, используемых как основания для строительства зданий и сооружений, проводятся инженерные и геологические изыскания. Проведение их обязательно, если совершенно неизвестна картина залегания слоев – их глубина, толщина и вид грунта.
При изысканиях обязательно определяются такие величины, как модуль упругости грунта, прочность, плотность, пористость. Для пылеватых и лессовых грунтов определяется просадочность.
В индивидуальном строительстве, если общая геологическая картина известна по опыту строительства соседних домов, можно геологические изыскания не проводить, ограничившись лишь определением свойств грунтов при помощи исследовательских методов согласно ГОСТ 5180-84 «Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик».