Грунтовые основания. Всякое сооружение расположено на грунтовом основании. Обычно основание состоит из разных типов грунтов, очень редко из грунта одного типа.
Сооружение и основание составляют единую систему. Свойства грунтов основания, их поведение под нагрузками от сооружения во многом определяют прочность, устойчивость и нормальную эксплуатацию сооружения.
Грунтом называют всякую горную породу, используемую в качестве основания, среды или материала при строительстве сооружения.
По ГОСТ 25100 – 95 «Грунты. Классификация» все грунты делят на естественные – магматические, осадочные, метаморфические и техногенные – уплотненные, закрепленные в естественном состоянии, насыпные и намывные.
Магматические (изверженные) горные породы образуются при медленном остывании и отвердении огненно-жидких расплавов магмы в верхних слоях земной коры (интрузивные, или глубинные, породы: граниты, диодориты, габбро и др.), а также при быстром остывании излившегося на поверхность расплава (эффузивные, или излившиеся, породы: базальты, порфиры и др.).
Осадочные горные породы образуются в результате выветривания, перемещения, осаждения и уплотнения продуктов разрушения исходных пород магматического, метаморфического или осадочного происхождения, образовавшихся ранее. В зависимости от степени упрочнения различают сцементированные (песчаники, доломиты, известняки и т.п.) и несцементированные осадочные породы (крупнообломочные, песчаные, пылевато-глинистые грунты, лессы, илы, торфы, почвы и т.п.).
Рисунок 1 - Геологическое строение участка застройки:
1 – известняк закарстованный; 2 – карст; 3 – супесь;
4 – щебень известняка; 5 – песок
Метаморфические горные породы образуются в недрах Земли из осадочных, магматических или метаморфических пород путем их перекристаллизации под воздействием высоких давлений и температур в присутствии горячих растворов. Наиболее типичные метаморфические горные породы: сланцы, мраморы, кварциты, гнейсы.
Горные породы магматического, метаморфического происхождения и сцементированные осадочные породы обладают жесткими связями между частицами и агрегатами и относятся к классу скальных грунтов. Осадочные несцементированные породы не имеют жестких связей и относятся к классу дисперсных или нескальных грунтов.
Происхождение грунтов. В большинстве случаев грунты состоят из трех компонентов: твердых частиц (твердых тел), воды (жидкого тела) и воздуха или иного газа (газообразного тела). Таким образом, составные части грунта находятся в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном. Соотношение этих компонентов обусловливает многие свойства грунтов.
Если грунт состоит из твердых частиц, все поры между которыми заполнены водой, то он является двухкомпонентной (двухфазной) системой. Иногда его называют грунтовой массой. В большинстве случаев в грунте кроме твердых частиц и воды имеется воздух или иной газ, растворенный в поровой воде или находящийся в виде пузырьков, окруженных поровой водой, или свободно сообщающийся с атмосферой. Такой грунт является трехкомпонентной (трехфазной) системой.
В мерзлом грунте содержится лед (пластичное тело). Лед придает грунту специфические свойства, которые приходится учитывать при строительстве в условиях вечной мерзлоты. Мерзлый грунт является четырехкомпонентной (четырехфазной) системой.
В некоторых грунтах содержатся органические вещества в виде растительных остатков или гумуса. Наличие даже сравнительно небольшого количества органических веществ в грунте (свыше 3 % в песках и 5 % в глинистых грунтах) существенно отражается на его свойствах.
Рисунок 2 – Состав грунта:
1 – инертные минералы; 2 – растворимые минералы;
3 – коллоидно – активные минералы; 4 – органическое вещество