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 грунтов 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
Коротко о 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.
#грунты #полезные советы #механические свойства #механические свойства грунтов #строительные советы #грунт #свойства #характеристики #свойства и характеристики #свойства грунтов
