Прочность грунта на сжатие – это его устойчивость к вертикальным сжимающим нагрузкам. Показатель определяется соотношением силы давления, при которой образец разрушается, к площади его сечения до начала испытаний. Обозначается такая прочность буквами Rc, измеряется в МПа (мегапаскалях).
При одноосном сжатии имитируется давление на грунт фундамента здания. Показатель позволяет правильно рассчитать нагрузку, которую может выдержать грунт в основании сооружений, дорог или насыпей. Больше всего он влияет на несущую способность и усадку.
Если грунт слабый, под весом фундамента он будет разрушаться и деформироваться. Это приведет к перекосу здания, появлению трещин в стенах. На дорожном полотне из-за слабого основания образуются ямы. Чтобы этого не случилось, нужно правильно рассчитать давление – оно не должно превышать прочность основания. При необходимости грунты укрепляют трамбовкой, частично или полностью заменяют более прочными разновидностями (скалой, гравием, щебнем).
Порядок проведения испытаний
Методика описана в ГОСТ 12248-2010. Для проведения опыта берут грунт с ненарушенным сложением. Требования к образцу отличаются в зависимости от типа грунта.
Для скального и полускального (крупнообломочного, трещиноватого, песчаного):
- Форма – цилиндр или куб
- Диаметр сечения (стороны куба) – 40-100 мм (для трещиноватого – не менее 60 мм)
- Соотношение высоты к диаметру (стороне куба) – 1,8:2
- Максимальный размер частиц – 1/10 диаметра или стороны куба
- Не допускают к испытанию трещиноватый грунт с дефектами, полностью нарушающими целостность образца
Для глинистого грунта:
- Форма – цилиндр
- Диаметр – не менее 38 мм
- Соотношение высоты и диаметра – 1,8-2,5
- Максимальный размер включений и агрегатов – до 1/6 диаметра
Инструментарий для проведения опыта:
- Пресс с отполированной поверхностью для создания вертикальной нагрузки
- Прибор для измерения вертикальной и поперечной деформации грунта
Образец устанавливают по центру опорной плиты пресса и приступают к испытанию:
- Пресс плавно и без ударов опускают на грунт. Скорость нагружения увеличивают ступенями, приблизительно по 0,1-0,5 МПа/с для полускального и скального грунта либо на 0,5-2% в минуту для глинистого (заметьте, что для разных грунтов используются различные вычисления).
- Затем измеряют вертикальную деформацию с точностью до 0,01 мм для глинистого грунта и до 0,001 мм для остальных. Во время испытания записывают минимум 10 результатов.
- Исследования проводят до тех пор, пока грунт не начнет разрушаться. Глинистые образцы могут долго сохранять свою целостность. Поэтому их прочность на сжатие определяют в момент, когда деформации достигают 15% от первоначальной высоты.
После завершения опыта предел прочности вычисляют по формуле:
Прочность на одноосное сжатие разных типов грунтов
Прочность на одноосное сжатие отличается у разных типов грунтов. На нее влияют как строение материала, так и внешние факторы.
Прочность на одноосное сжатие скальных грунтов
Скальные грунты относятся к самым прочным материалам. Но показатель в этой группе меняется в зависимости от целого ряда факторов.
На него влияют:
- Структурные особенности грунта
Самыми прочными являются связи в кристаллических решетках минералов горной породы, которые преобладают в магматических и метаморфических грунтах. Почти не уступают им цементационные, образованные глинистыми минералами, известняком, железистыми и кремнистыми соединениями. Они встречаются во всех типах скальных грунтов. Гораздо слабее смешанные и коагуляционные контакты между частицами, которые быстро растворяются в воде. - Дисперсность
Скальные грунты – это неоднородные материалы. Они состоят из зерен разного размера, прочно связанных между собой кристаллическими или цементационными связями. Чем больше выражена зернистость, тем лучше грунт переносит вертикальные нагрузки. Крупные кристаллы менее устойчивы к нагрузкам, чем мелкие. - Дефекты
Чем больше в грунте дефектов (в кристаллических решетках, внутри агрегатов и конгломератов, между разными частями массива), тем легче он поддается разрушению. Наибольшей прочностью обладают однородные скальные и метаморфические грунты с минимальным количеством дефектов – гранит, мрамор, кварцит. - Выветрелость, пористость и трещиноватость
Эти три параметра тесно связаны между собой. Чем больше степень выветривания грунта, тем больше в нем появляется трещин и пор разного размера. Это негативно сказывается на прочности материала при одноосном сжатии.
Наибольшей выветрелостью обладают грунты, которые располагаются близко к поверхности. Осадочные породы быстрее разрушаются под воздействием факторов внешней среды, чем магматические или метаморфические. - Влажность
Вода и растворенные в ней соли – это агрессивная химическая среда. Она проникает в мельчайшие поры и трещины, способствует ослаблению и разрыву связей между минералами. Влага действует на грунты как растворитель, порода под ее действием размягчается. Такое явление наиболее свойственно осадочным грунтам – загипсованным известнякам и доломитам. Это способствует снижению сопротивления грунта вертикальной нагрузке.
Прочность может временно повышаться при полном заполнении пор грунта жидкостью. Но после отжатия воды под действием пресса он снижается.
В таблице представлена прочность на одноосное сжатие некоторых скальных грунтов.
Большая разница между минимальным и максимальным показателем связана со степенью выветрелости и трещиноватости грунта. Они зависят от расположения массива. Чем ближе он к поверхности земли, тем более разрушающее действие оказывает на грунт внешняя среда. На показатель в каждом конкретном случае могут также повлиять минеральный состав и наличие слабых пород.
Как видно из таблицы, самой большой прочностью при одноосном сжатии обладают магматические грунты. Среди них выделяются гранит, диорит, базальт и габбро. Почти не уступают им кварциты из группы метаморфических грунтов. Высокой прочностью также обладает известняк с включениями кварца.
Скальные и полускальные грунты разделяются на типы по прочности на основе сопротивления одноосному сжатию (ГОСТ 25100-2020).
Информацию об этом вы найдете в таблице.
А вот о прочности на одноосное сжатие дисперсных и мерзлых грунтов читайте в нашей статье на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.
#грунты #полезные советы #свойства грунтов #сжатие #характеристики грунтов #строительные советы #грунт #строительный грунт #сжатие грунтов #одноосное сжатие грунта
