Грунты как основа сооружений

• Типы и свойства грунтов
• Геологическое обследование участка будущей постройки
Для постройки любого здания или инженерного сооружения требуется найти такое основание, которое своей прочностью обеспечит долговечность и устойчивость здания. Неизбежна осадка грунта под любым фундаментом, однако можно построить здание так, что осадка не приведёт к его деформации. Особенно надо избегать неравномерной осадки, из-за которой появляются трещины в стенах зданий, а сами стены отклоняются.
Как известно, верхние слои грунта подвергаются влиянию ряда природных факторов. Это смачивание и высыхание вследствие осадков, выветривание, сезонное замерзание и оттаивание. Все эти воздействия изменяют состояние грунта, влияют на его строительные качества и снижают несущую способность. Именно поэтому здания и сооружения нуждаются в фундаменте – надёжном подземном элементе конструкции, который служит для передачи нагрузки от сооружения на сам грунт, расположенный в глубине от земной поверхности.
Основанием сооружения называют слой грунта, который принимает на себя вес сооружения со всеми внешними нагрузками, которые на него действуют.
Бывают естественные основания (в этом случае грунт под фундаментом оставляют в обычном состоянии) и искусственные. В этом случае, когда грунт недостаточно прочен, принимают специальные меры, чтобы повысить его несущую способность.

Типы и свойства грунтов
С точки зрения строительных качеств, грунты делятся на скальные и крупнообломочные, глинистые (включая лёссовидные суглинистые) и песчаные.
В практике строительства скальные и крупнообломочные грунты встречаются крайне редко. Как правило, грунты – это изверженные вулканические, метаморфические и осадочные породы, в которых есть жёсткая связь между зёрнами (они спаяны и сцементированы), залегающие в форме сплошного массива (как вариант - трещиноватого слоя). Обычно такие грунты служат надёжным основанием, если только слой грунта, находящийся прямо под породой, устойчив и не размывается водой. Как правило, на наших строительных площадках встречаются глинистые и песчаные грунты, а также их различные разновидности.
Песчаные грунты возникают как продукт разрушения различных горных пород. Поскольку в песке нет сцепления между отдельными зёрнами, для песков характерно свойство сыпучести. Вследствие этого песчаный грунт имеет хорошую водопроницаемость и, следовательно, не вспучивается при замерзании.
С точки зрения размера зёрен, пески бывают гравелистые (в них 25% частиц по размеру больше 2 миллиметров), крупные, средней крупности (в таких песках половина частиц по размеру крупнее 0,25 миллиметра), мелкие и пылеватые. Если кварцевый песок сухой и чистый, то такой песок, особенно крупный, способен выдерживать большие нагрузки, он может стать надёжным основанием для сооружений. Ненадёжен в качестве основания песок мелкий, разжиженный водой, особенно если в нём присутствуют примеси глины и ила.
Глинистые грунты образуются в результате физико-химических изменений, происходящих при разрушении горных пород. Их характерное свойство – сцепление мелких частиц грунта между собой. Глинистые грунты водонепроницаемы, вследствие чего всегда содержат от 3% до 60% воды, чаще всего – 12-20%. Когда глинистый грунт замерзает, содержащаяся в нём влага расширяется и увеличивает его объём, вызывая так называемое пучение. Сухие же слои глинистого грунта, плотно слежавшиеся, способны выдерживать большие нагрузки от сооружений, если только под ними есть надёжные подстилающие слои.
Песчаные и глинистые грунты оснований могут быть очень разнообразны как по размерам частиц, так и по своим физико-механическим свойствам. Есть специальные обозначения: грунты с содержанием глинистых частиц размерами менее 0,005 мм в пределах от 10% до 30% называт суглинками, если их содержание менее 10% - супесями.
Специфичны свойства лессовидных суглинков. Это вид грунта, содержащий значительное количество частиц размером 0,005 — 0,05 мм (пылеватых частиц) и водорастворимые известняки. Такие грунты в сухом состоянии достаточно прочны, но плохо переносят увлажнение, из-за которого они размягчаются и резко уплотняются. Результатом этих процессов может стать значительная осадка, сильный перекос или даже разрушение возведённого на таком грунте здания, в особенности это опасно для кирпичных зданий.
Чтобы сделать лессовидные грунты надёжным основанием для сооружений, следует начисто исключить возможность их замачивания. Чтобы это реализовать, необходимо внимательно изучить режим грунтовых вод в месте строительства, горизонты их высшего и низшего стояния.

Геологическое обследование участка будущей постройки
Чтобы получить данные, на основании которых можно говорить о составе и свойствах грунтов основания и подстилающих слоёв, производятся специальные гидрогеологические и инженерно-геологические исследования. С этой целью на участке, где будет происходить строительство, в нескольких разных точках по периметру будущего фундамента закладывают буровые скважины и шурфы, из которых берут грунт на пробы. Шурфом называют прямоугольный или круглый колодец, стенки которого укреплены досками и пластинами для защиты от обрушения. Скважины бурят с помощью бурового инструмента, который погружают в грунт ударами или вращением.
Во время бурения скважин и вскрытия шурфов ведут специальный журнал. По записям в нём и составляют геологические разрезы грунтов, судят о напластовании залегающих слоёв, их мощности, а также об уровнях грунтовых вод. Эти данные, а также взятые в шурфах образцы ненарушенной структуры исследуют в лабораториях. По ним и определяют физико-механические свойства грунта основания и гидрогеологический режим строительной площадки.