Структура и строение грунтов

Исторический обзор становления дисциплины.

Еще в 1в. до н.э. римский архитектор и инженер Витрувий в трактате «Десять книг об архитектуре» подчеркивал важность устройства надежных фундаментов, включая свайные. По мере увеличения веса возводимых сооружений строители стали уделять вопросам фундаментостроения и оценке деформации грунтов в основании все большее внимание. Первой капитальной теоретической работой по механике грунтов следует считать теорию Кулона (1773г) о давлении грунтов на подпорные стенки. В современной постановке теория предельного равновесия грунтов развита советскими исследователями В.В.Соколовским, В.Г.Березанцевым, М,В.Малышевым и др. За рубежом разработка вопросов оценки деформации грунтов и расчета осадки фундаментов была начата К.Терцаги, а в нашей стране в связи с большим строительством значительное развитие получила в трудах Н.А. Цытовича, Н.Н. Маслова, Б.И.Долматова и др.

В области расчета фундаментальных балок и плит на упругом основании заслуживают внимания работы М.И.Горбунова-Посадова, И.А. Симвулиди, Б.Н.Жемочкина и др. Эти и многие др. работы, выполненные советскими учеными, послужили основой для создания теории расчета и норм проектирования оснований по предельным состояниям.

За последние 30 лет фундаменты на естественном основании во многих случаях вытеснены свайными фундаментами. Большой вклад в развитие расчетов и применения свайных фундаментов внесли А.А. Бортоломей, В.Б. Бахолдин, В.Н.Голубков, Б.И.Долматов и др. В последнее время все шире применяются сваи, изготовляемые в грунте (набивные). Этому способствовали исследования, проведенные Е.Л.Хлебниковым А.А. Лугой, Ф.К. Лапшиным и др.

Составные элементы грунтов

В большинстве случаев грунты состоят из трех компонентов: твердых минеральных частиц (твердых тел), воды в различных видах и состояниях (жидкого тела) и газообразных включений (газообразного тела), т. е. составные части грунта находятся в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном.

Твердые минеральные частицы представляют собой систему разнообразных по форме, составу и размерам тв. мин. зерен. Соотношение этих компонентов обусловливает многие свойства грунтов.

По размерам зерен тв.частицы бывают от частиц <1 микрометра до 20 см и>.Все крупнообломочные и песчаные гр.делят на виды:*крупнообломочные-гр с частицами >5 мм>50%.*песчаные-2÷0.05мм,* пылеватые-0.05÷0.005мм,* глинистые <0,005мм

Вода. Молекулаводы - диполь с разными знаками на двух концах:*прочносвязанная,*рыхлосвязанная,*свободная вода.

Капилярная вода - это вода, к-рая от УГВ подтягивается вверх на нек-ую высоту силами капиллярного натяжения.

Газовые включения - пары,к-рые могут нах-ся в след состояниях: *свободное, *замкнутое,*растворенное

Если грунт состоит из твердых частиц, все поры между которыми заполнены водой, то он является двухкомпонентной (двухфазной) системой. Иногда такой грунт называют грунтовой массой. В грунте воздух или иной газ, либо растворенный в поровой воде или находящийся в виде пузырьков, окруженных поровой водой, либо свободно сообщающийся с атмосферой. Такой грунт является трехкомпонентной (трехфазной) системой.

В мерзлом грунте, кроме того, содержится лед (пластичное тело). Он придает грунту специфические свойства, которые приходится учитывать, особенно при строительстве в районах распространения вечномерзлых грунтов. Мерзлый грунт является четырехкомпонентной (четырехфазной) системой. В некоторых грунтах присутствуют органические вещества в виде растительных остатков или гумуса. Наличие даже сравнительно небольшого количества таких веществ в грунте (> 3% в песках и 5% в пылевато-глинистых грунтах), существенно отражается на его свойствах.

Влияние состава грунта на физико-механические свойства

Каждая фракция грунта влияет на его свойства. Например если взять однородные грунты, состоящие из гальки, щебня, гравия – явл. Хорошим основанием. Песчаные грунты – рыхлые породы, не имеющие связности. Зернистые – хорошо уплотняются, являются хорошим основанием. Пылеватые частици имеют сферическую форму, обладают низким внутренним трением, при увлажнении приобретают связность. Глинистые частицы имеют форму: чешуйчатая, пластинчатая. Глиняные грунты обладают большой удельной поверхностью.

Структура и строение грунтов.

Природная стр-ра гр, его состав и строение определ деформацион и прочностные св-ва гр. Для оценки строит св-в гр также важно на ряду со стр-рой понятие текстуры грунта.

Стр-ра – особенности внутрен строения породы или грунта, харак-щаяся размерами, формой и количеств соотношением ее составных частей.

Стр-ра: -кристаллическая – образуется в рез-те отложения поликристаллич соед-ний, они очень прочные, но после разрушения не восстанавливаются (хрупкие); -полукристаллическая; -зер-нистая-характерна для несвязных грунтов (песок, гравий), взаимное располож отдел частиц в грунте зависит от условий их отложения и может варьировать от рыхлого до плотного. Дисперсная стр-ра – скелет из твердых минер частиц и порового простр-тва.

Под текстурой следует понимать строение слоя грунта, обусловленное ориентировкой и пространственным расположением структурных его элементов. Текстура отражает условия образования и формирования свойств грунтов. Различают слоистую, слитную и сложную текстуру