Главное меню

Способы укрепления грунтов


Методы укрепления грунтов при строительстве

В ходе реконструкции или строительства зданий и сооружений может возникнуть проблема недостаточно прочного грунта. Слабое грунтовое основание может не выдержать нагрузки от тяжелой постройки, поскольку оно принимает на себя весь вес.

Все грунты можно условно разделить на стабильные и нестабильные. Стабильные грунты представляют собой плотный сухой слой, способный выдержать любые нагрузки от фундамента или дороги. Нестабильный грунт требует осушения и уплотнения до необходимых критериев.

Методы укрепления грунта:

1. Механический.

Механический метод укрепления грунта подразумевает внедрение в основание высокопрочных изделий, таких как сваи или другие материалы (щебень), а также уплотнение с помощью утрамбовки или вибрирования.

2. Укрепление сваями из железобетона.

Смысл такого метода заключается в том, что прочная свая проходит через слой нестабильного грунта и упирается в плотный слой. Таким образом, нагрузка передается вертикально по свае. Она же удерживается за счет трения самого грунта о свою поверхность. Данный метод требует наличия дорогостоящего и громоздкого оборудования и достаточно большой строительной площадки.

Сваи могут быть:

3. Укрепление грунтовыми сваями.

Для создания грунтовых свай бурят отверстие, в которое засыпается смесь из гранулометрического заполнителя разной фракции. Сваи трамбуются послойно и считаются наиболее дешевыми и экологичными по сравнению с обычными железобетонными.

4. Утрамбовка, вибрация или замена грунтовой подушки.

Такие методы используют при небольшой толщине слоя с заданными свойствами. Утрамбовку производят катком (гладким или кулачковым), виброплитами или другим оборудованием с вибрацией. Все пылеватые грунты с песком трамбуют с применением воды. Такой метод наиболее оптимален для строительства дорог, аэродромов и прочих объектов с большой площадью. Если же данный метод по каким-то причинам применить невозможно, то строители извлекают слой слабого грунта и меняют его на прочный.

5. Цементация и инъекции в грунт.

Суть метода сводится к приданию грунту определенных свойств за счет добавления цемента в структуру.

Цементация представляет собой перемешивание грунта с раствором цемента. Для этого применяется шнековый бур с пустой штангой (отверстием по всей длине). Во время работы шнека через отверстие подается цемент, который перемешивается с грунтом. Такой метод недорогой и эффективный, поэтому его часто применяют во влажных грунтах.

6. Струйная цементация.

При струйной цементации раствор подается по трубке под высоким давлением. Таким образом, одновременно пробивается место для «инъекции», а раствор смешивается с грунтом. Для реализации этого способа необходима специфическая строительная техника.

Струйная и механическая цементация подходит для усиленных грунтов, на которых уже построены здания. Для работы в стесненных условиях строители используют компактные установки для цементных инъекций («джет-сваи»), которые можно вводить вертикально и под углом. Все работы происходят в ускоренном темпе и относительно бесшумно.

7. Укрепление плоскости грунта для дорожного полотна.

При обустройстве дороги используют комбинированные способы укрепления грунта под полотно, поскольку на протяжении дорожной линии он обладает разными свойствами. Чаще всего дорожные строители используют механический метод укрепления и утрамбовки поверхности.

8. Смешивание с природными гранулами.

При помощи добавления гранул в грунт можно изменить его свойства. Гранулометрический или другой наполнитель значительно повышает прочность основания. В зависимости от состояния грунта для стабилизации добавляют природные материалы: песок, щебень, глину, гравий и суглинок. Такой метод недорогой и экологичный, поскольку для повышения плотности не нужны химические компоненты. Процесс перемешивания грунта происходит в шнековом бункере.

9. Смешивание с минеральными вяжущими компонентами.

Самый известный способ – это известкование. Оно уменьшает липкость и пластичность глинистого грунта и делает его более устойчивым к размоканию. Но у метода есть существенный недостаток – небольшая морозостойкость. Как правило, известкование грунта используют при подготовке нижнего слоя подушки.

10. Смешивание грунта с органическим вяжущим компонентом.

Этот метод мало отличается от известкования, но здесь в качестве добавки используют смолу, битум, деготь или жидкую эмульсию. Эффект от использования вяжущих компонентов схож с предыдущим методом. Но материалы для такого уплотнения будут стоить существенно дороже. К тому же, они проявляют агрессивное воздействие на окружающую среду. По этой причине данный метод практически не используется. Строители предпочитают недорогие и проверенные способы уплотнения грунта. Иногда для повышения прочности достаточно укрепить участок дороги при помощи обычного мотокультиватора.

11. Осушение грунта

Одним из основных факторов слабого грунта может быть высокая влажность и наличие воды в составе. Если удалить лишнюю влагу, грунтовое основание станет более плотным.

12. Обжиг или термическое укрепление.

Такой метод очень эффективен при работе с глинистым грунтом. В заранее пробуренную скважину погружают перфорированную трубу из огнеупорной стали и в нее подают горячий газ. Лишняя влага полностью испаряется, а сама глина запекается. Особенностью метода можно назвать тот факт, что для разогрева газов используется природное топливо в виде угля или дров.

13. Смешивание грунта с химическим раствором.

Самый простой метод – это силикатирование. Он заключается в добавлении жидкого стекла в грунт с помощью раствора. Раствор нагнетают в заранее пробуренную скважину по трубам, которые потом извлекают. После такой подготовки грунт окаменевает. Но недостатком такого метода является низкая морозоустойчивость, быстрое затвердение материала и достаточно ограниченная область применения. Причем, в зависимости от состава грунта требуется определенный раствор химических реагентов для силикатирования.

14. Электрический метод.

Для укрепления используют электроосмос, в котором движение воды происходит от «плюса» к «минусу». Этот метод подходит для обезвоживания влажного грунта.

15. Электрохимическое укрепление.

Данный метод основан на добавлении в грунт химических растворов в определенных точках. Это энергоемкий процесс, нуждающийся в больших затратах электроэнергии. При хорошем уровне знаний дорожных специалистов электрохимический способ (с применением осмоса) можно использовать для постоянного отведения воды от фундамента.

16. Армирование.

При создании откосов или оформлении берегов при ландшафтном дизайне используется армирование полимерными конструкциями. Армирование одинаково эффективно на ровных или наклонных поверхностях дороги.

17. Георешетка.

Решетка для укрепления грунта представляет собой трехмерную конструкцию из перфорированных лент. Она придает хорошую прочность и удерживает грунт во всех плоскостях. Для этого в соты решетки засыпают мелкий наполнитель или обыкновенный грунт. Для утрамбовки его проливают водой. Толщина армированного слоя грунта обычно колеблется в пределах 10-25 см.

18. Геотекстиль.

Метод используют для многослойной подготовки грунтового основания. Геотекстиль из прочного материала пропускает воду, но не позволяет другим слоям перемешиваться между собой. Таким образом он распределяет нагрузку между слоями.

19. Геосетка.

С помощью геосетки можно растянуть нагрузку на грунтовое основание. Сетку применяют довольно редко в качестве арматуры тонкого слоя и при сочетании с другими материалами.

20. Засев травой.

Метод декоративного укрепления откосов с помощью засева склонов травой очень эффективен при крутизне не более 1 к 1,5 м. При засеве грунт уплотняют механическим способом на не затапливаемых откосах. Выросшая трава хорошо предотвращает процесс эрозии и размывания почвы.

На приусадебных участках часто используют сочетание армированной технологии с засевом травой. С помощью сетки создаются интересные и оригинальные конструкции, в которые утрамбовывается грунт с семенами. Таким образом, можно создать невероятные ландшафтные формы и сохранить природную чистоту грунта.

Методы укрепления грунтов

о время реконструкции или строительства зданий часто возникает проблема слабого грунта. Узнаем о различных методах его укрепления грунта.

При реконструкции зданий и строительстве новых сооружений часто возникает проблема слабого грунта. Такое основание может не выдержать нагрузок от постройки. Сегодня в нашей статье речь пойдёт о различных методах его укрепления.

Укрепление грунта

Грунт — это слой, который воспринимает на себя сумму всех нагрузок от сооружения. Условно все грунты можно разделить на стабильные и нестабильные. Стабильный — достаточно плотный и сухой для того, чтобы без специальной подготовки выдержать нагрузки от фундамента или дороги. Нестабильный требует предварительных работ по осушению и уплотнению.

Механический метод

Подразумевает под собой внедрение отдельных высокопрочных изделий (свай) или материалов (грунт, щебень), а также уплотнение без изменения структуры (трамбовка/вибрирование).

Укрепление железобетонными сваями

Смысл заключается в том, что длинная свая проходит слой слабого грунта и упирается в более плотный. Нагрузка передаётся по свае вертикально. Также она удерживается за счёт трения грунта о поверхность сваи. По методу погружения сваи бывают набивные (забиваются в грунт с предварительным бурением или без), буронабивные (жидкий бетон заливается в обсадную трубу, погружённую в грунт) и сваи вдавливания (погружаются специальной машиной-домкратом). Метод требует применения громоздкого и дорогостоящего оборудования и большой стройплощадки.

Грунтовые сваи

В заранее пробуренное отверстие засыпается подготовленная смесь из гранулометрического заполнителя разных фракций. Трамбуется послойно. Эффект сравним с ж/б сваями, но гораздо дешевле и экологичнее.

Устройство грунтовых подушек, трамбовка/вибрация, замена грунта

Используют при сравнительно небольшой требуемой толщине слоя заданных свойств. Производится трамбовка катками (кулачковыми и гладкими), виброплитами и прочим оборудованием с вибрацией или без. Пылеватые пески трамбуют с водой. Метод оптимален при строительстве аэродромов, дорог и других объектов большой площади. При невозможности применения метода слой слабого грунта извлекают и заменяют на более прочный.

Цементация и инъекции

Суть сводится к приданию грунту желаемых свойств за счёт добавления в его состав цемента.

Механическое перемешивание грунта с цементно-песчаным раствором (цементация)

Применяют специальный шнековый бур с полой штангой, имеющей отверстия по длине. Через них подаётся цементный раствор одновременно с работой шнека, и происходит его перемешивание с грунтом. Метод сравнительно дешёвый и проверенный. Применяется в основном во влажных грунтах.

Струйная цементация

Отдельно стоит отметить современный подход к классике: струйную цементацию. Цементный раствор подаётся по трубе под очень высоким давлением, одновременно пробивая место для инъекции и смешиваясь с грунтом. Требует применения специальной техники.

Механическая и струйная цементация вполне применимы для усиления грунтов, на которых уже стоят здания, даже в стеснённых условиях. Для этого используют компактные установки для инъекций (так называемые джет-сваи). Их можно вводить как вертикально, так и под углом. Работы проводятся быстро, относительно бесшумно и подходят для городских улиц.

Укрепление грунта по плоскости (дорожное строительство)

При строительстве сплошных покрытий применяют комбинированные методы укрепления грунтов. Из-за своей протяжённости по местности такие объекты могут охватывать значительные территории, и, соответственно, различный состав основания. Приведённые ниже способы всегда используют в сочетании с механическим укреплением.

Смешивание с природными гранулами

Изменение свойств при помощи добавления гранулометрического или иного заполнителя. В зависимости от состояния грунта для его стабилизации применяют разные природные материалы: щебень, гравий, песок, глину, суглинки. Метод сравнительно дешёвый и экологичный, не требует химических компонентов. Перемешивание происходит в специальном шнековом бункере.

Смешивание с минеральными вяжущими

Известкование — метод, известный с давних времён. Уменьшает пластичность и липкость глинистых грунтов, делает их более стойкими к размоканию. Из недостатков — низкая морозостойкость. Используют при подготовке основных (нижних) слоёв дорог.

Смешивание грунта с органическими вяжущими

По принципу не отличается от описанных выше. В качестве добавки используют различные смолы, битумы, дёгти твёрдые и жидкие эмульсии. Эффект и область применения также примерно совпадают. Из особенностей стоит отметить высокую стоимость органического материала (или его синтетического заменителя) и агрессивность этих компонентов по отношению к природной среде. Поэтому данный метод сегодня практически не применяют.

Из трёх описанных технологий на практике самостоятельно можно применить первые два. Легкодоступные и относительно недорогие компоненты и элементарная технология перемешивания делают их востребованными и сегодня. Вполне реально укрепить участок грунтовой дороги или придворовую территорию при помощи обычного мотокультиватора.

Осушение грунтов

Одним из основных факторов слабости грунтов является наличие в их составе воды. Удаление влаги из них приводит к значительному уплотнению и устранению текучести.

Термическое закрепление или обжиг

Эффективно для грунтов с содержанием глины. В пробуренную скважину погружается перфорированная труба из жаропрочной стали. Затем по ней подаются разогретые газы (горячий воздух). Лишняя влага испаряется, а в глине происходит эффект запекания. Особенность данного метода: для разогрева газов можно использовать местное топливо: уголь, дрова.

Химический метод — смешивание грунта с химрастворами

Самый распространённый из них — силикатирование (силикатизация). Очень «широкий» метод, заключается в добавлении в состав грунта жидкого стекла и его растворов. Его нагнетают по заранее проложенным трубам, которые затем извлекают. В результате такой подготовки грунт окаменевает. Недостатки — всё та же низкая морозостойкость, быстрое твердение материала, ограниченная область применения. В зависимости от состава самого грунта, подбирают и химреагенты раствора для работы.

Электрический метод

В этом случае используют явление электроосмоса. Происходит движение воды от «плюса» к «минусу». Эффективен для обезвоживания грунтов.


Схема установки для обезвоживания грунтов методом электроосмоса: 1 — скважина с вставленным в неё металлическим фильтром; 2 — глубинный насос; 3 — генератор постоянного тока; 4 — металлический стержень

Электрохимический способ 

Применение электроосмоса с добавлением химрастворов в заранее просчитанные области поля. Это делается для облегчения прохода воды сквозь слои и придания движению нужного направления. Энергоёмкий процесс, требующий значительных затрат элекроэнергии.

При достаточном уровне знаний и наличии необходимых элементов, электроосмос возможно собрать в домашних условиях. Подробные инструкции по сборке содержатся в технических справочниках. Электроосмос также применяют в качестве постоянного водоотвода фундаментов.

Армирование

При устройстве откосов, оформлении берегов и создании ландшафтов часто используют современный метод: армирование полимерными конструктивными элементами. Он эффективен как на ровных горизонтальных поверхностях (дороги, пешеходные дорожки), так и при наличии наклона.

Георешётка

Как правило, это трёхмерная конструкция, состоящая из полимерных перфорированных лент. Очень прочная сотовая конструкция позволяет удерживать движение во всех плоскостях. В соты просто засыпается любой мелкий заполнитель или местный грунт. Не требует трамбовки, уплотнение производится проливом воды. Толщина слоя 10–25 см.

Геотекстиль

Применяют при устройстве многослойных подготовок. Это многослойное полимерное полотно, по сути дела, высокопрочный фильтр. Он пропускает воду, но не позволяет слоям смешиваться. В то же время, обладая изрядной прочностью, он распределяет нагрузку между слоями. Область применения геотекстиля: дорожное строительство, сельское и городское хозяйство.

Геосетка

Воспринимает растягивающие нагрузки. В грунтах применяется редко, используется в качестве арматуры тонкого слоя и в сочетании с другими полимерными материалами.

Засев травой

Декоративный способ укрепления откосов от осыпания (крутизна не более 1:1,5). Траву высевают на уплотнённые механическим способом незатапливаемые откосы. Предотвращает размывы и эрозию.

На приусадебном участке армировочным элементам цены нет. С их помощью становится возможным создание самых фантастических ландшафтных конструкций. Они также позволяют создавать (привозные) плодородные слои для растений. опубликовано econet.ru  

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet

Способы укрепления грунтов: какие?

Перестраивание уже существующих, равно как и возведение новых зданий и сооружений может быть затруднено из-за грунта, не выдерживающего проектную нагрузку. В общем, здание может запросто опуститься или уйти в сторону, покоситься из-за основы, требующей доработки.

Закрепить грунт - значило бы усилить его удерживающую предстоящие нагрузки от дорабатываемых или возводимых “с нуля” зданий. Именно на него ложится вес не только здания, но и людей, техники, разместившихся внутри него. Кроме этого, в процессе деятельности людей, а также погодных условий, сейсмической активности здание также может существенно менять момент силы тяжести, действующей на всё тот же грунт, где оно стоит.

Стабильный грунт достаточно плотен и сух для предстоящей нагрузки от здания (или дороги с автомобилями). Возводимый объект не уйдёт в сторону, не ухудшатся его характеристики на протяжении ряда лет, для эксплуатации в течение которых он разрабатывался. А вот нестабильный грунт нуждается в дополнительном усилении, первейшие задачи для преобразования которого - уплотнение и осушение.

Механический метод

Здесь отдельно взятые сваи, либо заполнение при помощи щебня и дополнительного грунта, которым уплотняют “посадочное место”, достигаются пределы характеристик, влияющих на надёжность строения. Применяются трамбовка и вибрация, позволяющие уплотнить грунт настолько, чтобы здание или сооружение стояло незыблемо.

Если используются сваи из железобетона, то изделие достаточной длины проходит рыхлый грунт и достигает значительно более плотного. При этом сила тяжести направлена строго вниз, а сами сваи держатся также за счёт трения покоя грунта о саму сваю. Сваи погружаются за счёт обжимания (при помощи домкрата с тяжеловесом), либо путём забивания их в грунт (в т. ч. и с предварительным высверливанием посадочного места под каждую из них), либо в пробитое отверстие погружается заливная труба, после чего пустое пространство в пределах последней заполняется арматурой и бетоном (буронабивные). Использование домкрата - самый дорогостоящий способ: здесь не обойтись без особых спецмашин и значительного увеличения территории, на которой размещается спецтехника. При использовании грунтовых свай в проделанный канал добавляется наполнитель с разной зернистостью, при этом прочность не уступает сваям из ЖБИ, однако удаётся заметно сократить издержки на закладку свай.

Устройство грунтовых подушек, трамбовка/вибрация, замена грунта

Заглубление грунтовых подушек выполняют, когда суммарная толщина уплотняемого слоя за счёт этого обретёт допустимые значения своих рабочих параметров. Утрамбовывание грунта выполняется при помощи сглаженных и кулачковых катков, вибрационных плит и иными средствами как с применением вибрации, так и без неё. Запылённый песок, в котором содержатся частицы глины, трамбуется при обязательном орошении. Грунтовые подушки оправдывают себя при возведении полотна для аэродромов, дорог и иных объектов, занимающих много места. Если подушечное грунтование невозможно, вынимают весь рыхлый грунт и заменяют его на более плотный.

Цементация и инъекции

Основная задача - затвердить грунт за счёт введения в его состав цемента и песка. Для введения цемента и песка в нужных пропорциях в грунт применяется шнек-бур с пустой внутри штангой, по всей протяжённости которой насверлены специальные отверстия. Через эти дырки провкачивается цементный раствор, при этом шнек продолжает сверлить каналы, в результате грунт перемешивается с этой субстанцией. Это оправдывает себя там, где грунт смочен, а сам способ достаточно дёшев.

Струйная цементация

Предыдущий, вышеописанный способ претерпел модернизацию: песчано-цементная смесь прокачивается через трубу под повышенным давлением, что позволяет, кроме перемешивания, высвободить пространство для дальнейшего введения раствора. Здесь используются спецмашины, создающие давление в сотни атмосфер.

Оба метода по цементованию используются для основания, на котором строение уже возведено - даже при весьма ограниченно пространстве, где рядом стоят соседние здания и сооружения. В таком случае применяются джетовые сваи - специальные установки для введения цементной смеси, возможно работать и под разными углами. При этом работа достаточно бесшумна, что позволяет работать в условиях современной мегаполисной застройки.

Укрепление грунта по плоскости (дорожное строительство)

Строительство сплошных покрытий основано на использовании составных способов по укреплению грунта. Строя сплошные перекрытия, стройкомпании сталкиваются с их значительными габаритами на прилегающем ландшафте, а состав грунта при этом может значительно измениться по мере продвижения стройки в разные стороны.

Смешивание с природными гранулами

В грунте могут содержаться и гранулометрические включения естественного происхождения. Учитывая это, в состав наполнителя добавляются различные компоненты - от щебня до супеси или суглинка. Этот способ достаточно низкобюджетен, здесь не применяется всевозможная промышленная химия, загрязняющая окружающую среду. Смешивание осуществляется при помощи шнек-бункера.

Смешивание с минеральными вяжущими

Обогащение известковыми включениями - наиболее простой и давний метод. Снижается при этом пластичность и залипание при работе с глиной, при этом грунт размочить становится труднее. Минус - неприспособленность к лютым морозам, оттого и применяется в основном для создания основы для автодорог.

Смешивание грунта с органическими вяжущими

Вместо минеральных включений в дело вступают органические - в основном смола или битум,  дёготь или эмульсия. Но органика достаточно доростояща - особенно та, что получают из нефти. К тому же нефтепродукты значительно загрязняют окружающую среду. Собственно, по этой причине органическое заполнение практически покинуло рынок услуг по грунтованию основ, закладываемых под здания.

Итак, смешивание грунтовой основы с неорганическими включениями под силу использовать каждому, кто взялся укрепить часть прилегающей к двору, дому или дороге территории. Для реализации этого этапа используют мотокультиватор.

Осушение грунтов

Грунт может расползаться из-за наличия большого количества воды в его составе. Та же глина или суглинок запросто протечёт в сторону, это приведёт к тому, чтоконструкция попросту покосится. Для уплотнения грунта и устранения его излишней течки, а также для возврата на свое место то, что уже оттекло в сторону, применяют осушение грунта.

Термическое закрепление или обжиг

Термофиксация или обжиг проявит себя в грунте, где содержится изрядное количество глины или суглинка. В проделанный при помощи бура ход опускается труба с многочисленными отверстиями, изготовленная из особой тугоплавкой стали. Через неё прокачивается горячий воздух. При этом избыток влаги тут же улетучивается, а сама глина попросту спекается. В качестве теплоносителя применяется уголь, дрова или иной источник тепловой энергии.

Химический метод - смешивание грунта с химрастворами

Одним из наиболее “ходовых” является насыщение грунта силикатными соединениями. В грунт закачивают жидкое стекло и его растворы. Для этого в грунте заглубляют специальные трубы, это приводит к образованию грунтовой окаменелости. Такой метод не избавлен от низкой устойчивости к минусовой температуре, да и его массовое использование крайне затруднено из-за чрезвычайно быстрого затвердевания образующегося грунтового материала. Компоненты для стеклообразной субстанции в зависимости от состава грунта тщательно подбирают: малейшее несоответствие реагентов его точному составу - и оканенение такого грунта окажется неполным, что в итоге не решит задачу с надлежащим результатом.

Электрический метод

В грунт заглубляют электроды, на которые подаётся досаточно высокое напряжение, - чтобы пошёл устойчивый процесс. При этом молекулы воды передвигаются от анода к катоду - процесс электрического осмоса, а грунт в результате теряет значительное количество воды. Установка включает в себя:

Электрохимический способ

Электрический осмос дополняется специальными реактивами, вводимыми в предварительно определённые зоны территории, грунт на которой приводится в устойчивое состояние. При этом вода легче и быстрее минует очищаемые от неё грунтовые слои, а движение её молекул осуществляется в требуемом направлении. Энергопотребление при таком способе очистки грунта существенно возрастает - вещества являются электролитами.

Зная чётко, какие процессы требуются для достижения электроосмотического эффекта, установку можно собрать и в домашних условиях. Электроосмотическим методом также осушают уже сооружённый фундамент здания.

Армирование

Обустраивая откосы, придавая берегу реки или водоёма нужные свойства и очертания, существенном изменении всех видов ландшафта, применяется армирование грунта при помощи полимерных конструкций. Он одинаково хорошо подходит для выравниваемых до идеального состояния горизонталных объектов (автодороги, тротуары), но не менее хорош и для создания наклонных поверхностей. Арматура из пластика - малозаменимое средство: она позволяет создать практически любой ландшафт, на первый взгляд невероятный в имеющихся условиях, а также даёт возможность обустроить посевной участок для любой “окультуренной” садово-огородной растительности с применением чернозёма, поставляемого отдельно.

Георешётка

Георешётка представляет собой трёхмерный каркас, сбитый их пластиковых перфолент. Она состоит из своеобразных сот, препятствующих движению грунта в любом из направлений. В пространство, отграничиваемое георешёткой, помещается лбой твёрдый наполнитель или грунт, только что вытащенный и дополнительно уплотняемый. Утрамбовывать грунт в геосетке особо не следует - для этого достаточно как следует пропитать его водой. Трамбуемая толщина составляет до четверти метра.

Геотекстиль

Фильтрующее свойство геотекстиля позволяет пропустить воду, при этом не давая слоям грунта смешаться. Материя выдерживает значительное усилие, приходящееся при строительстве дорог и сооружений на слои грунта. Геотекстиль позволяет равномерно разграничить величину нагрузки между разными слоями грунта.

Геосетка

Этот метод чувствителен к растяжению, оттого в грунте почти не используется. Но геосетка нашла своё применение для усиления тонких слоёв, к тому же без совместного использования с пластиковыми включениями иного назначения вряд ли применима.

Засев травой

Всякая растительность держит корнями грунт. Чтобы он не осыпался, допустимо просто засеять его любой травой, применяемой в качестве газонной. Однако такая растительность вряд ли выживет в местах, где откос постоянно и значительно затоплен. Тем не менее, при ливнях трава защитит откос от размытия.

Методы закрепления грунтов - новости строительства и развития подземных сооружений

Закрепление грунтов — это искусственное изменение строительных свойств грунтов различными физико-химическими способами. Такое преобразование обеспечивает увеличение их прочности, устойчивости, уменьшение сжимаемости и водонепроницаемости. Существует два основных способа закрепления грунтов: поверхностное и глубинное.

Поверхностное закрепление выполняют на глубину до 1 м. При этом способе грунт предварительно разрыхляется, перемешивается с закрепляющими материалами (вяжущие, цемент, известь и др.) и затем уплотняется. Глубинное закрепление предусматривает обработку грунтов без нарушения их естественного сложения путем инъекции закрепляющих материалов,  термообработки   и   замораживания, с использованием предварительно пробуренных скважин, шпуров или забиваемых инъекторов. Инъекцию производят с использованием вяжущих, силикатных материалов и смол.

Методы глубинного укрепления грунтов

Для повышения несущей способности грунтовых оснований применяют следующие способы искусственного закрепления грунтов:

•    Химический (цементация, битумизация и смолизация)
•    Термический
•    Искусственное замораживание
•    Электрический
•    Электрохимический
•    Механический

Химическое закрепление грунтов

Химическое закрепление грунтов инъекцией в строительстве в настоящее время осуществляется способами силикатизации, смолизации и цементации.  Наиболее распространенная и популярная из технологий по закреплению грунтов – это цементация. Цементация — это процесс нагнетания в грунт жидкого цементного раствора или цементного молока по ранее забитым полым сваям. Цементация применяется для закрепления крупно- и среднезернистых песков, трещиноватых скальных пород путем нагнетания в грунт цементного раствора через инъекторы. В зависимости от размера трещины и пористости песка применяют суспензию с отношением цемента к воде от 1:1 до 1:10, а также цементные растворы с добавками глины, песка и других инертных материалов.

Радиус закрепления грунтов составляет в скальных грунтах — 1,2-1,5 м, в крупных песках — 0,5-0,75 м, в песках средней крупности — 0,3-0,5 м. Цементацию производят нисходящими зонами; нагнетание прекращают при достижении заданного поглощения или когда снижение расхода раствора достигнет 0,5 л/мин в течение 20 мин при заданном давлении.

При горячей битумизации в трещины породы  или в гравийно-гравелистый грунт нагнетают через скважины горячий битум, который, застывая, придает грунтам водонепроницаемость. При холодной битумизации, в отличие от горячей, нагнетают 35—45-процентную тонкодисперсную битумную эмульсию. Способ используется для очень тонких трещин в скальных грунтах, а также  для уплотнения песчаных грунтов.

Смолизацию применяют для закрепления мелких песков и выполняют путем нагнетания через инъекторы в грунт смеси растворов карбамидной смолы и соляной кислоты.

Силикацией закрепляют песчаные и лессовые грунты, нагнетая в них химические растворы. Через систему перфорированных трубок-инъекторов в грунт последовательно нагнетаются растворы силиката натрия и хлористого кальция. Получающийся в результате реакции гель кремниевой кислоты придает грунту значительную прочность и водонепроницаемость.

Термическое закрепление грунтов

Термическое закрепление является результатом сжигания топлива (газообразного, жидкого, сжиженных газов) непосредственно в скважинах, пробуренных на всю глубину закрепляемого грунта. Закрепление грунта в скважине происходит под действием пламени, а в теле массива — от раскаленных газов, проникающих сквозь поры грунта. В результате вокруг скважины образуется столб обожженного грунта, диаметр которого зависит от продолжительности обжига и количества топлива. Этим способом можно закрепить грунты и устранить их просадочность на глубину до 15 м, доведя прочность в среднем до 1 МПа.

Искусственное замораживание грунтов является универсальным и надежным методом временного закрепления слабых водонасыщенных грунтов. Сущность данного метода заключается в том, что через систему замораживающих скважин, расположенных по периметру и в теле будущей выработки, пропускается хладоноситель с низкой температурой, который, отнимая от окружающего грунта тепло, превращает его в ледогрунтовый массив, обладающий полной водонепроницаемостью и высокой прочностью.

В зависимости от вида хладоносителя различаются два способа замораживания: рассольный и сжиженным газом. В первом случае рассол-хладоноситель представляет собой высококонцентрированный раствор хлористого кальция или натрия, предварительно охлажденный в испарителе холодильной машины до температуры минус 25° С. В качестве хладагента в холодильных машинах используются аммиак, фреон или жидкий азот. Во втором случае в качестве хладоносителя сжиженных газов используется главным образом жидкий азот, имеющий температуру испарения минус 196° С.

Электрический способ закрепления грунтов

Электрическим способом закрепляют влажные глинистые грунты. Способ заключается в использовании эффекта электроосмоса, для чего через грунт пропускают постоянный электрический ток с напряженностью поля 0,5-1 В/см и плотностью 1-5 А/кв.м. При этом глина осушается, уплотняется и теряет способностью к пучению.

Электрохимический способ отличается от предыдущего тем, что одновременно с электрическим током через трубу, являющуюся катодом, в грунт вводят растворы химических добавок (хлористый кальций и др.). Благодаря этому интенсивность процесса закрепления грунта возрастает.

Механический способ укрепления грунтов

Механический способ укрепления грунтов имеет следующие разновидности: устройство грунтовых подушек и грунтовых свай, вытрамбовывание котлованов и др.

Устройство грунтовых подушек заключается в замене слабого грунта основания другим, более прочным, для чего слабый грунт удаляют, а на его место насыпают прочный грунт и послойно утрамбовывают. При устройстве грунтовых свай в слабый грунт забивают сваю-лидер. В полученную после извлечения этой сваи скважину засыпают грунт и послойно уплотняют. Вытрамбовывание котлованов осуществляется с помощью тяжелых трамбовок, подвешенных на стреле башенного крана. Этот способ менее сложен, чем способ грунтовых подушек, поскольку не требует замены грунта основания. Также уплотнение котлованов значительных размеров может осуществляться гладкими или кулачковыми катками, трамбующими машинами, виброкатками и виброплитами.

Расскажите о нашей статье своим друзьям,
поделившись ссылкой в социальной сети

Методы укрепления грунтов

 При реконструкции зданий и строительстве новых сооружений часто возникает проблема слабого грунта. Такое основание может не выдержать нагрузок от постройки. В этой статье речь пойдёт о различных методах его укрепления.

 

Грунт — это слой, который воспринимает на себя сумму всех нагрузок от сооружения. Условно все грунты можно разделить на стабильные и нестабильные. Стабильный — достаточно плотный и сухой для того, чтобы без специальной подготовки выдержать нагрузки от фундамента или дороги. Нестабильный требует предварительных работ по осушению и уплотнению.

 

Механический метод

Подразумевает под собой внедрение отдельных высокопрочных изделий (свай) или материалов (грунт, щебень), а также уплотнение без изменения структуры (трамбовка/вибрирование).

 

Укрепление железобетонными сваями

Смысл заключается в том, что длинная свая проходит слой слабого грунта и упирается в более плотный. Нагрузка передаётся по свае вертикально. Также она удерживается за счёт трения грунта о поверхность сваи. По методу погружения сваи бывают набивные (забиваются в грунт с предварительным бурением или без), буронабивные (жидкий бетон заливается в обсадную трубу, погружённую в грунт) и сваи вдавливания (погружаются специальной машиной-домкратом). Метод требует применения громоздкого и дорогостоящего оборудования и большой стройплощадки.

 

Грунтовые сваи

В заранее пробуренное отверстие засыпается подготовленная смесь из гранулометрического заполнителя разных фракций. Трамбуется послойно. Эффект сравним с ж/б сваями, но гораздо дешевле и экологичнее.

 

Устройство грунтовых подушек, трамбовка/вибрация, замена грунта

Используют при сравнительно небольшой требуемой толщине слоя заданных свойств. Производится трамбовка катками (кулачковыми и гладкими), виброплитами и прочим оборудованием с вибрацией или без. Пылеватые пески трамбуют с водой. Метод оптимален при строительстве аэродромов, дорог и других объектов большой площади. При невозможности применения метода слой слабого грунта извлекают и заменяют на более прочный.

 

Цементация и инъекции

Суть сводится к приданию грунту желаемых свойств за счёт добавления в его состав цемента.

 

Механическое перемешивание грунта с цементно-песчаным раствором (цементация)

Применяют специальный шнековый бур с полой штангой, имеющей отверстия по длине. Через них подаётся цементный раствор одновременно с работой шнека, и происходит его перемешивание с грунтом. Метод сравнительно дешёвый и проверенный. Применяется в основном во влажных грунтах.

 

Струйная цементация

Отдельно стоит отметить современный подход к классике: струйную цементацию. Цементный раствор подаётся по трубе под очень высоким давлением, одновременно пробивая место для инъекции и смешиваясь с грунтом. Требует применения специальной техники.

 

Механическая и струйная цементация вполне применимы для усиления грунтов, на которых уже стоят здания, даже в стеснённых условиях. Для этого используют компактные установки для инъекций (так называемые «джет-сваи»). Их можно вводить как вертикально, так и под углом. Работы проводятся быстро, относительно бесшумно и подходят для городских улиц.

 

Укрепление грунта по плоскости (дорожное строительство)

При строительстве сплошных покрытий применяют комбинированные методы укрепления грунтов. Из-за своей протяжённости по местности такие объекты могут охватывать значительные территории, и, соответственно, различный состав основания. Приведённые ниже способы всегда используют в сочетании с механическим укреплением.

 

Смешивание с природными гранулами

Изменение свойств при помощи добавления гранулометрического или иного заполнителя. В зависимости от состояния грунта для его стабилизации применяют разные природные материалы: щебень, гравий, песок, глину, суглинки. Метод сравнительно дешёвый и экологичный, не требует химических компонентов. Перемешивание происходит в специальном шнековом бункере.

 

Смешивание с минеральными вяжущими

Известкование — метод, известный с давних времён. Уменьшает пластичность и липкость глинистых грунтов, делает их более стойкими к размоканию. Из недостатков — низкая морозостойкость. Используют при подготовке основных (нижних) слоёв дорог.

 

Смешивание грунта с органическими вяжущими

По принципу не отличается от описанных выше. В качестве добавки используют различные смолы, битумы, дёгти твёрдые и жидкие эмульсии. Эффект и область применения также примерно совпадают. Из особенностей стоит отметить высокую стоимость органического материала (или его синтетического заменителя) и агрессивность этих компонентов по отношению к природной среде. Поэтому данный метод сегодня практически не применяют.

Из трёх описанных технологий на практике самостоятельно можно применить первые два. Легкодоступные и относительно недорогие компоненты и элементарная технология перемешивания делают их востребованными и сегодня. Вполне реально укрепить участок грунтовой дороги или придворовую территорию при помощи обычного мотокультиватора.

 

Осушение грунтов

Одним из основных факторов слабости грунтов является наличие в их составе воды. Удаление влаги из них приводит к значительному уплотнению и устранению текучести.

 

Термическое закрепление или обжиг

Эффективно для грунтов с содержанием глины. В пробуренную скважину погружается перфорированная труба из жаропрочной стали. Затем по ней подаются разогретые газы (горячий воздух). Лишняя влага испаряется, а в глине происходит эффект запекания. Особенность данного метода: для разогрева газов можно использовать местное топливо: уголь, дрова.

 

Химический метод — смешивание грунта с химрастворами

Самый распространённый из них — силикатирование (силикатизация). Очень «широкий» метод, заключается в добавлении в состав грунта жидкого стекла и его растворов. Его нагнетают по заранее проложенным трубам, которые затем извлекают. В результате такой подготовки грунт окаменевает. Недостатки — всё та же низкая морозостойкость, быстрое твердение материала, ограниченная область применения. В зависимости от состава самого грунта, подбирают и химреагенты раствора для работы.

 

Электрический метод

В этом случае используют явление электроосмоса. Происходит движение воды от «плюса» к «минусу». Эффективен для обезвоживания грунтов.

 

Электрохимический способ

Применение электроосмоса с добавлением химрастворов в заранее просчитанные области поля. Это делается для облегчения прохода воды сквозь слои и придания движению нужного направления. Энергоёмкий процесс, требующий значительных затрат элекроэнергии.

При достаточном уровне знаний и наличии необходимых элементов, электроосмос возможно собрать в домашних условиях. Подробные инструкции по сборке содержатся в технических справочниках. Электроосмос также применяют в качестве постоянного водоотвода фундаментов.

Армирование

При устройстве откосов, оформлении берегов и создании ландшафтов часто используют современный метод: армирование полимерными конструктивными элементами. Он эффективен как на ровных горизонтальных поверхностях (дороги, пешеходные дорожки), так и при наличии наклона.

Георешётка

Как правило, это трёхмерная конструкция, состоящая из полимерных перфорированных лент. Очень прочная сотовая конструкция позволяет удерживать движение во всех плоскостях. В соты просто засыпается любой мелкий заполнитель или местный грунт. Не требует трамбовки, уплотнение производится проливом воды. Толщина слоя 10–25 см.

 

Гоетекстиль

Применяют при устройстве многослойных подготовок. Это многослойное полимерное полотно, по сути дела, высокопрочный фильтр. Он пропускает воду, но не позволяет слоям смешиваться. В то же время, обладая изрядной прочностью, он распределяет нагрузку между слоями. Область применения: дорожное строительство, сельское и городское хозяйство.

 

Геосетка

Воспринимает растягивающие нагрузки. В грунтах применяется редко, используется в качестве арматуры тонкого слоя и в сочетании с другими полимерными материалами.

 

Засев травой

Декоративный способ укрепления откосов от осыпания (крутизна не более 1:1,5). Траву высевают на уплотнённые механическим способом незатапливаемые откосы. Предотвращает размывы и эрозию.

На приусадебном участке армировочным элементам цены нет. С их помощью становится возможным создание самых фантастических ландшафтных конструкций. Они также позволяют создавать (привозные) плодородные слои для растений.

 

Виталий Долбинов, рмнт.ру

 

http://www.rmnt.ru/ - сайт RMNT.ru

 

 

Укрепление грунтов: основные способы

Строительство новых зданий или реконструкция старых требуют надежного основания, чтобы они крепко держались и были безопасными, только вот грунт не всегда может обеспечить таковые условия, ведь он может быть и слабым. В этом случае его необходимо укреплять, а сделать это можно массой способов в зависимости от особенностей территории объектов, которые строятся.

Если грунт сухой и плотный, то сооружений зданий можно проводить без дополнительной подготовки – это стабильный грунт. Слабый, или нестабильный, грунт может потребовать осушения или уплотнения. Уплотнение грунта часто осуществляется такими альтернативными материалами, как дорожные плиты купить которые можно для обустройства как частного сектора, так и промышленных объектов.

Механический метод

В этом случае грунт укрепляют при помощи внедрения дополнительных элементов или материалов: свай, щебня, грунта и т.д. А для того, чтобы немного уплотнить структуру, могут воспользоваться трамбовкой и подобными операциями. Рассмотрим их особенности.

  1. Укрепление с помощью железобетонных свай. Суть этого метода заключается, что свая проходит сквозь слой слабого грунта и достигает слоя более плотного, закрепляясь там, и тем самым укрепляя грунт. Чтобы устроить такое укрепление, используют несколько способов: так, сваю могут вдавливать специальной машиной, могут забивать в грунт, пробурив для этого отверстие или без него. Есть также вариант, когда в грунт погружается труба, а уже в нее потом заливается бетон. В любом случае, такой способ требует огромных усилий и немалой строительной площадки, используется, в основном, при строительстве крупных объектов.
  2. Грунтовые сваи. Принцип и эффект сравним с предыдущим вариантом, только получается намного дешевле и более экологично. В общих чертах, принцип их создания выглядит так: бурится отверстие, в которое потом поэтапно засыпают наполнитель из разных фракций, периодически все это трамбуется. В итоге получаем надежно укрепленный грунт.
  3. Если слой того грунта, который будет нужен, небольшой, то можно воспользоваться средствами трамбовки с помощью катков, виброплит и некоторыми другими устройствами. Если основа – пылеватый песок, то трамбовку проводят вместе с водой. Такой способ применим на таких объектах, как дороги, аэродромы и т.д. Если же грунт настолько слабый, что такой способ не поможет, то есть смысл извлечь его и заменить другим.

Цементация

Способ, который заслуживает внимания. Тут для того, чтобы сделать грунт крепче, в него добавляют раствор цемента, однако технологии могут отличаться:

Оба эти способы отлично подходят даже в том случае, если здание уже построено, а грунт нужно укрепить. При этом работы проводятся практически бесшумно, а цемент для смешивания может подаваться как перпендикулярно поверхности, так и под углом.

Армирование

Армирование – это уже более современный метод, где укрепление производится с помощью полимерных конструкционных элементов. Способ подходит не только для ровных площадей, но и для наклонных, для укрепления склонов, берегов, при создании ландшафтов разного типа. Среди самых распространенных конструкций, которые используются, стоит отметить:

Укрепление по плоскости

Когда нужно построить объект, который сильно тянется в длину, то используют целую комбинацию способов, так как в разных точках состав и характеристики грунта могут сильно отличаться. Так, вместе с механическими методами распространено использование таких способов:добавление разных природных материалов: щебеня, грунта, глины, песка, суглинка и т.д. – в зависимости от характеристик основы. Перемешивание происходит в специальном устройстве, а в итоге мы получаем довольно экологичный способ стабилизации больших площадей;

Осушение грунтов

Часто для того, чтобы грунт стал намного плотнее и надежнее, достаточно просто удалить из него лишнюю воду, а это делается посредством использования определенных химических веществ или процессов:

  1. использование горячего воздуха, который способствует испарению из грунта лишней влаги. Этот вариант отлично подходит для глинистых грунтов: в них опускается труба из стали, в которую и подают очень горячий воздух, который сначала испаряет воду, а потом спекает глину;
  2. силикатизация – использование жидкого стекла, особенности состава которого определяются конкретными условиями. Этот раствор подается по заранее подготовленным трубам, потом он хорошо стабилизирует почву. У метода есть небольшой недостаток – низкая морозостойкость готового грунта;
  3. электрический способ основан на явлении электроосмоса: тут осушение производится благодаря тому, что вода двигается от одного полюса к другому;
  4. электрохимический способ похож на предыдущий, но используются еще и определенные химические вещества, чтобы вода быстрее и точнее двигалась в заданном направлении. Естественно, это более затратный и энергоемкий способ.

Таким образом, в зависимости от того, какой объект будет находиться на участке со слабым грунтом, выбирается самый оптимальный способ его стабилизации.

Методы исследования и разведки почв и их подробности

Исследование почв и разведка почв проводятся с целью исследования участка, чтобы получить четкую информацию о свойствах почвы и гидрологических условиях на участке.

Разведка площадки

Рекогносцировка площадки - это осмотр площадки и изучение топографии для получения достоверной информации о состоянии почвы и грунтовых вод.

Цель исследования почвы

Цель исследования участка - получить подробную информацию о

  1. Порядок залегания и протяженность слоев почвы и горных пород.
  2. Природа и инженерные свойства грунтов и горных пород.
  3. Местонахождение подземных вод и их разновидности.

Планирование геологоразведочных работ

Планирование геологоразведочных работ зависит от

  1. Характер недр
  2. Тип конструкции
  3. Важность структуры

Методы исследования почв

Различные методы исследования почв для изучения почвенных профилей:

  1. Открытый раскоп
  2. Расточки
  3. Промеры подземных вод
  4. Географические методы

1.Открытый раскоп

Со временем можно выкопать яму для исследования более мелких глубин, скажем, порядка 2–5 м или около того. Такую яму можно легко выкопать на предполагаемой строительной площадке, если почва имеет некоторую когезию, и образцы грунта можно поднимать с такой разной глубины, помимо облегчения визуализации и исследования различных пластов. Даже ненарушенные образцы почвы могут быть извлечены из такой ямы с помощью процесса, называемого отбором кусков.

2.Метод растачивания

Образцы почвы можно поднимать с больших глубин путем бурения скважин с помощью механических устройств, называемых пробоотборниками.

Процесс состоит из

  1. Бурение скважины и визуальный осмотр шлама, выходящего с разной глубины
  2. Подъем образцов почвы с разной глубины с помощью механических устройств, называемых пробоотборниками.
Способы растачивания

1. Расточка шнека

Это простейший метод растачивания отверстия ручным сверлением.Их можно использовать для небольших глубин, обычно ограниченных глубиной около 5 м или около того. На связных и других мягких грунтах над уровнем грунтовых вод можно использовать шнеки.

2. Расточка шнека и гильзы

Шнеки подходят для мягких или жестких глин, а также для очень жестких и твердых глин, а также песчаные насосы для песчаных почв. Цилиндрические шнеки и гильзы используются для глубокого бурения. Механизированные кольца с ручным управлением используются для глубин 25 м и 50 м соответственно.

3. Промывочно-расточная

Это простой и самый быстрый метод, используемый для проделывания ям во всех типах почв, кроме валунов и камней.

4. Ударное растачивание

Этот метод используется для проделывания ямок во всех типах почв, включая валуны и камни.

5. Роторное бурение (Роторное бурение)

Этот метод используется для продвижения ямы в скалах и почвах. Для вращательного бурения используются вращающиеся колонковые коронки, которые снабжены коммерческими алмазными коронками или стальными коронками с пазами. Этот метод используется для получения керна горных пород, поэтому этот метод называется колонковым или колонковым бурением.

Пробы почвы и отбор проб буровым методом разведки почвы

1. Возмущенный образец

При нарушении отбора проб естественные структуры почвы частично или полностью изменяются или разрушаются, хотя при соответствующих мерах предосторожности естественное содержание воды может быть сохранено. Нарушенный образец может быть получен путем прямых выемок шнековыми и толстостенными пробоотборниками.

2. Ненарушенный образец

В ненарушенном образце сохраняются естественная структура и свойства.Эти образцы используются для испытаний на сдвиг, уплотнение и проницаемость.

3. Нерепрезентативная выборка

Состоит из смеси грунтов из разных слоев почвы. Таким образом, в таких образцах мог измениться размер зерен почвы, а также минеральные составляющие. К этой категории можно отнести образцы грунта, полученные из шнекового шлама и осевшего в колодце промывных скважин. Такие образцы могут помочь в определении глубин, на которых могут происходить серьезные изменения в подповерхностных слоях почвы.

Нарушение образца

Это зависит от конструкции пробоотборников и методов отбора проб.

Расчетные факторы, определяющие степень нарушения:

и. Режущая кромка : Типичная режущая кромка пробоотборника показана на рисунке

.

Важными конструктивными особенностями режущей кромки являются

a) Соотношение площадей

Где D1 и D2 - внутренний и внешний диаметры режущей кромки соответственно.

Коэффициент площади не должен превышать 25%. Для мягких чувствительных почв оно не должно превышать 10%.

b) Внутренний зазор : позволяет образцу упруго расширяться, когда он входит в пробирку.

Где D3 = внутренний диаметр пробоотборной трубки.

Внутренний зазор должен составлять от 1 до 10%, для неповрежденного образца он должен составлять от 0,5 до 3%.

c) Внешний зазор : Он не должен быть намного больше внутреннего зазора.Обычно он составляет от 0 до 2 процентов. Это помогает уменьшить усилие, необходимое для извлечения трубки.

Где D4 - внешний диаметр пробоотборной трубки.

ii. Трение внутренней стенки : Стенки пробоотборника должны быть гладкими и хорошо смазанными.

iii. Обратный клапан : Обратный клапан должен обеспечивать легкий и быстрый выход воды и воздуха при перемещении пробы.

3. Зондирование недр

Эти испытания проводятся для измерения устойчивости к проникновению ложки для отбора проб, конуса или инструментов другой формы при динамической или статической нагрузке.Эти испытания используются для исследования непостоянных твердых профилей с целью определения глубины коренной породы или пласта и для получения приблизительного определения прочности и других свойств грунта.

Методы зондирования недр:

и. Стандартный тест на проникновение (SPT)

Это испытание проводится в чистом отверстии диаметром от 55 до 150 мм. стороны отверстий поддерживаются обсадной колонной или буровым раствором. Пробоотборник с разрезной трубкой с внешним диаметром 50,8 мм и внутренним диаметром 38 мм вводится в ненарушенную почву, помещается на дно ямы под ударами приводного веса 65 кг при свободном падении 75 см.

Минимальная открытая длина пробоотборника составляет 60 см, пробоотборники сначала проходят через 15 см в качестве привода, а затем через 30 см или до тех пор, пока не будет нанесено 100 ударов. Количество ударов, необходимое для того, чтобы пробоотборник переместился на 30 см за пределы посадочного диска, называется сопротивлением проникновению и обозначается N.

Когда N больше 15, Терзаги и Пек рекомендуют использовать эквивалентное сопротивление проникновению Ne вместо фактически наблюдаемого значения N.

Гиббс и Хольц экспериментально изучили влияние давления покрывающих пород на величину N, и их модификация для сухого или влажного песка на воздухе может быть представлена ​​соотношением

Где Ne = Скорректированное значение эффекта перекрытия

N = фактические значения ударов

= эффективное давление вскрыши (кН / кв.м)

Примечание: сначала применяется поправка на перекрывающую толщу, а затем - на дилатансию.

ii. Испытание конуса на проникновение или голландское испытание конуса

Этот тип испытаний проводится для получения непрерывной регистрации сопротивления почвы путем постоянного проникновения под статическим давлением конуса с основанием 10 кв. См (3,6 см в диаметре) и углом 60 градусов в вихрь.

Чтобы определить сопротивление конуса, сначала только конус опускается на расстояние 8 см и регистрируется максимальное значение сопротивления.Этот тест очень полезен для определения несущей способности ям в несвязном грунте. Сопротивление конуса qc (кг / см2) примерно в 10 раз превышает сопротивление проникновению N.

4. Географические методы исследования почв

и. Метод электрического сопротивления

Этот метод основан на измерении и регистрации изменений среднего удельного сопротивления или кажущегося удельного сопротивления различных грунтов. Испытание проводится путем вбивания четырех металлических шипов, которые действуют как электроды в землю по прямой линии на равных расстояниях.Это показано на рисунке.

Между двумя внешними электродами потенциометра прикладывается постоянное напряжение, а затем вычисляется среднее значение падения потенциала между внутренними электродами.

Среднее удельное сопротивление (Ом-см)

Где D = расстояние между электродами (см)

E = падение потенциала между внешними электродами (вольт)

I = ток, протекающий между внешними электродами (амперы)

R = сопротивление (Ом)

Картирование удельного сопротивления : Этот метод используется для определения горизонтальных изменений в недрах почвы, электроды находятся на постоянном расстоянии друг от друга, перемещаются группой вдоль линии испытаний.

Зондирование удельного сопротивления : Этот метод используется для изучения вертикальных изменений; система электродов расширяется вокруг фиксированной центральной точки путем постепенного увеличения расстояния от первоначального небольшого значения до расстояния, примерно равного желаемой глубине исследования.

ii. Метод сейсмической рефракции

Этот метод очень быстрый и надежный для определения профилей различных пластов при условии, что более глубокие слои имеют все большую плотность, более высокие скорости и большую толщину.

.

Как улучшить свойства почвы

Улучшение почвы в самом широком смысле - это изменение любого свойства почвы с целью улучшения ее технических характеристик, таких как прочность, снижение сжимаемости, снижение проницаемости или улучшение состояния грунтовых вод. Это может быть либо временный процесс, разрешающий строительство объекта, либо постоянная мера для улучшения характеристик завершенного объекта. Обсудим детали улучшения почвы.

Методы улучшения почвы

Существуют различные методы, используемые для улучшения почвы в зависимости от строительной деятельности и типа почвы.Техники улучшения почвы,

  1. Уплотнение поверхности
  2. Методы дренажа
  3. Методы вибрации
  4. Предварительное сжатие и консолидация
  5. Затирка и инъекция
  6. Химическая стабилизация
  7. Армирование грунта
  8. Geo Textiles и Geo мембраны
  9. Другие методы

1. Уплотнение поверхности

Один из старейших методов уплотнения грунта - уплотнение поверхности. Строительство новой дороги, взлетно-посадочной полосы, насыпи или любого мягкого или рыхлого участка требует уплотненного основания для укладки конструкции.Если глубина уплотнения меньше, проблема может быть решена только уплотнением поверхности. Обычными устройствами для уплотнения поверхности являются катки, трамбовки и трамбовки. Могут использоваться все обычные катки, такие как гладкие колеса, катки с резиновыми шинами, катки с опорой для овец, вибрационные катки и катки с решетчатой ​​опорой.

Рис.1: Пластинчатый уплотнитель

Рис. 2: Домкрат для прыжков с трамплина

2. Методы дренажа

Грунтовые воды - одна из самых сложных проблем при земляных работах. Присутствие воды увеличивает давление воды в порах и снижает сопротивление сдвигу.Дальнейшее сильное попадание воды в котлованы может вызвать эрозию или обрушение стенок открытых котлованов. Существуют определенные методы контроля уровня грунтовых вод и обеспечения безопасной и экономичной схемы строительства.

Рис. 3: Система вакуумного обезвоживания

Обычными методами дренажа являются системы из скважин, дренаж из глубоких скважин, система вакуумного обезвоживания, обезвоживание с помощью электроосмоса и т. Д.

3. Методы вибрации

Методы вибрации могут быть эффективно использованы для быстрого уплотнения насыщенных несвязных грунтов.Вибрации и ударные волны в рыхлых отложениях таких материалов вызывают разжижение с последующим уплотнением, сопровождающим рассеяние избыточного давления поровой воды. Некоторые из наиболее распространенных методов вибрации: струйная очистка, вибрационный зонд, вибрационные катки, виброперемещающие сваи, виброфлотирование, тяжелая трамбовка и т. Д.

Рис. 4: Виброфлотация

4. Предварительное сжатие и консолидация

Этот метод предназначен для уплотнения почвы перед строительством.Применяются различные методы: предварительная загрузка и заполнение дополнительной загрузкой, вертикальный дренаж, динамическое уплотнение, электроосмотическое уплотнение и т. Д.

Рис. 5: Динамическая консолидация

5. Затирка и инъекция

Затирка - это процесс, при котором стабилизаторы в виде суспензии или раствора вводятся в подповерхностный грунт или породу для одного или нескольких из следующих применений:

Рис. 6: Затирка грунта

Затирка выполняется суспензионными растворами, которые включают затирку с использованием грунта, грунтово-цементных смесей, цемента, извести, затирки с вытеснением и растворов с использованием «одноразовых» или «двухходовых» систем.

6.Химическая стабилизация

Химическая стабилизация широко используется в виде извести, цемента, летучей золы, а комбинация вышеперечисленного широко используется для стабилизации грунта. Химическая стабилизация снижает проницаемость грунта, улучшает прочность на сдвиг, увеличивает несущую способность, уменьшает осадку и ускоряет строительство. Химическая стабилизация более успешно применяется для поверхностных почв. Смеси почв и химикатов смешиваются либо механическим способом, либо периодическим способом.Некоторые из используемых химикатов: известь, цемент, летучая зола и т. Д.

7. Укрепление грунта

Укрепление грунта представляет собой слабый грунт, армированный высокопрочными тонкими горизонтальными мембранами. Было успешно использовано большое количество разнообразных материалов, таких как резина, алюминий и термопласты.

Рис. 7: Армирование волокном

8. Геотекстиль и геомембраны

Геотекстиль - это пористые ткани, изготовленные из синтетических материалов, которые в основном представляют собой нефтепродукты и другие продукты, такие как полиэстер, полиэтилен, полипропилен и поливинилхлорид, нейлон, стекловолокно и различные их смеси.Геотекстиль используется как разделители, фильтры, водостоки, арматура, геомембраны и т. Д.

Рис. 8: GeoCells

Рис.9: Geo Textile

9. Другие методы

Другие методы включают термические методы, влагозащитные барьеры, предварительное увлажнение, добавление или удаление грунта и т. Д.

Подробнее: Методы улучшения почвы для стабилизации почвы для различных целей
.

Методы бурения для отбора проб почвы для исследования почвы

Методы бурения широко используются при подземных исследованиях с целью сбора проб почти из всех типов грунтов для визуального осмотра или лабораторных испытаний. Существует несколько методов бурения, таких как шнековое бурение, роторное бурение, бурение с промывкой, ударное бурение, шнековое бурение и испытательные ямы, которые используются для сбора нарушенных и ненарушенных образцов грунта.

Эти методы бурения выбираются на основе типов почвы, эффективности техники бурения, типов образцов почвы (нарушенных или нетронутых), а также наличия оборудования и точности, с помощью которых можно определить колебания почвы и грунтовых вод.

Эти методы используются для отбора проб грунта на определенной практической глубине, например, при бурении шнеком собираются образцы ненарушенного грунта на глубине 35 м, в то время как глубины отбора проб для ударного бурения, бурения с промывкой и роторного бурения составляют около 70 м.

Читайте также: Методы исследования и исследования почв и их детали

Методы бурения для отбора проб почвы

1. Сверлильный шнек

Это простой и экономичный метод бурения, который можно использовать практически для всех типов почвы, кроме гравийной почвы и камней.Этот метод затруднен в гравийной почве, и для скальных пород необходимы специальные буровые коронки.

Шнековый бур используется для сбора образцов нарушенного грунта. Он отбирает образец почвы с максимальной практической глубины почти 35 м в зависимости от доступного времени и типа оборудования.

Рис.1: Метод растачивания шнеков

2. Роторное бурение

Метод бурения роторным бурением подходит для всех типов грунтов, включая горные породы. Он используется для отбора проб как нарушенных, так и ненарушенных грунтов.Таким образом, он особенно применим для жестких слоев почвы. Практическая глубина отбора проб составляет около 70 м и больше в зависимости от типа используемого оборудования.

Как правило, пробоотборники с тонкостенными трубками и различные поршневые пробоотборники используются для отбора ненарушенных образцов почвы. Диаметр образца ненарушенного грунта составляет около 100 мм, а для горных пород - от 150 до 200 мм.

Рис.2: Метод вращательного бурения

3. Промывка расточного

Метод промывочного бурения используется для отбора нарушенных и ненарушенных образцов практически во всех типах почв, кроме горных пород.В этой технике используется портативное, дешевое и ограниченное оборудование, что является преимуществом растачивания промывки. Подобно роторному бурению, пробоотборники с тонкостенными трубками и поршневые пробоотборники используются для отбора ненарушенных проб грунта с минимальным диаметром 50 мм и максимальным диаметром 100 мм.

Рис.3: Техника растачивания с промывкой

4. Ударное бурение

Используется для всех типов грунтов и горных пород, включая жесткие грунты и камни. Ударное сверление используется для взятия нарушенных и ненарушенных образцов, но качество ненарушенных образцов не очень хорошее из-за сильных ударов долота.

Подобно роторному бурению и бурению с промывкой, образец грунта может быть взят с глубины 70 м и более в зависимости от используемого оборудования. Диаметр нарушенных образцов грунта составляет около 100 мм и больше, и получение образцов меньшего диаметра было бы неэкономичным.

Рис.4: Ударное сверление

5. Пробные ямы и открытый карьер

Этот тип метода отбора проб почвы используется для всех типов почв. Он используется для взятия нарушенных и ненарушенных образцов грунта с земли на максимальную практическую глубину 6 м с использованием силового оборудования.Затем образцы обрабатываются вручную.

.

Прочность грунта на сдвиг и его испытания

Прочность грунта на сдвиг можно определить как сопротивление сдвиговым напряжениям и, как следствие, тенденцию к деформации сдвига. Прочность на сдвиг почвы определяется следующими

  1. Сопротивление из-за сцепления частиц
  2. Сопротивление трению между отдельными зернами почвы
  3. Адгезия между частицами почвы или сцепление

Главные плоскости и главные напряжения грунта

В точке в напряженном материале каждая плоскость будет подвергаться действию нормального или прямого напряжения и напряжения сдвига.Основная плоскость определяется как плоскость, на которой напряжение полностью нормальное, или плоскость, не несущая напряжения сдвига.

Нормальные напряжения, действующие на эти основные плоскости, известны как главные напряжения. В любой точке напряженного материала существуют три основных плоскости. Эти три основные плоскости взаимно перпендикулярны.

В порядке убывания величины главные плоскости обозначены как главная главная плоскость, малая главная плоскость и промежуточная главная плоскость, и соответствующие главные напряжения обозначены таким же образом.

Из этого числа

Эти уравнения дадут напряжения на наклонной плоскости, составляющей угол

с главной главной плоскостью.

Круг напряжений Мора для грунтов

Отто Мор, немецкий ученый, разработал графический метод определения напряжений на плоскости, наклоненной к основным основным плоскостям. Графическая конструкция известна как круг Мора.В этом методе выбирается начало координат O, и нормальные напряжения откладываются по горизонтальной оси, а касательные напряжения - по вертикальной оси.

Чтобы построить круг Мора, сначала отметьте главное и меньшее главное напряжение на оси X, отметьте его центральную точку как C. Окружность нарисована с c как центром и CF как радиусом. Каждая точка на круге дает напряжения? а также ? на конкретном самолете. Точка E известна как полюс круга.

  1. Круг Мора может быть начерчен для системы напряжений с главными плоскостями, наклоненными к координатным осям
  2. Система напряжений с вертикальной и горизонтальной плоскостями, не являющимися главными плоскостями

Теория Мора-Кулона

Почва состоит из твердых частиц.Разрушение грунта при сдвиге происходит из-за проскальзывания частиц из-за касательного напряжения. По словам Мора, разрушение вызвано критической комбинацией нормальных и касательных напряжений. Грунт разрушается, когда напряжение сдвига в плоскости разрушения при разрыве является уникальной функцией нормального напряжения, действующего в этой плоскости.

Поскольку напряжение сдвига в плоскости разрушения определяется как прочность на сдвиг, уравнение для этого может быть записано как

S = f (

)

Теория Мора касается напряжения сдвига в плоскости разрушения при разрыве.Можно построить график между напряжениями сдвига и нормальным напряжением при разрушении. Кривая, определяемая этим, известна как огибающая отказа.

Прочность грунта на сдвиг в точке на определенной плоскости была выражена Кулоном как линейная функция нормального напряжения на этой плоскости как,

В этом C равно пересечению по оси Y, а phi - это угол, который огибающая образует с осью X

Различные типы испытаний на сдвиг и условия дренажа

Следующие испытания используются для измерения прочности грунта на сдвиг

  1. Испытание на прямой сдвиг
  2. Испытание на трехосное сжатие
  3. Испытание на неограниченное сжатие
  4. Испытание на лопаточный сдвиг

В зависимости от условий дренажа существует три типа испытаний

Испытание на прямой сдвиг в грунте

Аппарат

Испытание проводится на образце грунта в сдвиговом ящике, который разделен на две половины вдоль горизонтальной плоскости посередине.Размер коробки для сдвига 60 x 60 x 50 мм. коробка разделена по горизонтали так, что разделительная плоскость проходит через центр.

Две половины удерживаются вместе стопорными штифтами. Коробка также снабжена пластинами для захвата, плоскими или перфорированными в соответствии с условиями испытаний.

Тест

Берется образец почвы размером 60 х 60 х 25 мм. Его помещают в коробку для прямого сдвига и уплотняют. На образец кладут верхнюю решетку, пористый камень и прижимную подушку.Нормальная нагрузка и поперечная нагрузка прикладываются до разрушения

Представление результатов

Достоинства

  1. Легкая пробоподготовка
  2. , т.к. толщина образца очень мала, дренаж быстрый
  3. идеально подходит для проведения дренированных испытаний на несвязных грунтах
  4. аппарат относительно дешевый

Недостатки

  1. напряженные условия известны только при отказе
  2. распределение напряжений в плоскости разрушения неравномерное
  3. площадь сдвига постепенно уменьшается по ходу испытания
  4. ориентация плоскости разрушения фиксированная
  5. Контроль условий дренажа очень затруднен
  6. измерение порового давления воды невозможно

Испытание на трехосное сжатие

Используется для определения характеристик сдвига всех типов грунтов при различных условиях дренажа.При этом цилиндрический образец подвергается напряжению в условиях осевой симметрии. На первом этапе испытания образец подвергается всестороннему ограничивающему давлению со всех сторон, сверху и снизу.

Этот этап известен как этап консолидации. На втором этапе испытания, называемом этапом сдвига, дополнительное осевое напряжение и девиаторное напряжение прикладываются к верхней части образца через толкатель. Таким образом, общее напряжение в осевом направлении во время сдвига равно ограничивающему напряжению плюс девиаторное напряжение.

Вертикальные стороны образца являются главными плоскостями. Ограничивающее давление является второстепенным основным напряжением. Сумма ограничивающего напряжения и девиаторного напряжения является основным основным напряжением. Трехосный аппарат состоит из круглого основания с центральной подставкой. Образец помещен на постамент.

Пьедестал имеет одно или два отверстия, которые используются для дренажа или измерения порового давления. Трехосная ячейка помещается на опорную пластину. Это цилиндр из плексигласа.Ячейку поддерживают три стяжных шпильки. Центральный плунжер предназначен для приложения осевого напряжения. К ячейке прикреплены воздуховыпускной клапан и масляный выпускной клапан.

Устройство также имеет специальные функции, такие как

Трехосное испытание связного грунта

Испытания CU, UU и CD могут проводиться на образцах почвы.Образец помещается в пьедестал внутри резиновой мембраны. Ограничивающее давление и осевое давление прикладываются до разрушения.

Трехосное испытание на несвязном грунте

Процедура такая же, как и для связного грунта, отличается только подготовка образца. Для пробоподготовки используются металлический формирователь, мембрана и воронка.

Достоинства

  1. Полный контроль за условиями дренажа
  2. Изменения порового давления и изменения объема можно измерить напрямую
  3. Распределение напряжений в плоскости разрушения равномерное
  4. Образец может разрушиться в самой слабой плоскости
  5. Напряженное состояние на всех промежуточных стадиях вплоть до разрушения известно
  6. Тест подходит для точной исследовательской работы

Недостатки

  1. Аппарат сложный, дорогостоящий и громоздкий
  2. Испытание на осушение занимает больше времени по сравнению с испытанием на прямой сдвиг
  3. Условия деформации в образце неоднородны
  4. Невозможно точно определить площадь поперечного сечения образца при больших деформациях
  5. Тест моделирует только осесимметричные задачи
  6. Уплотнение образца в испытании изотропно, тогда как в полевых условиях уплотнение обычно анизотропное.

Расчет различных параметров

Размеры после консолидации

Площадь поперечного сечения на стадии резки

Напряжения

Девиатор напряжения = P / A

Основные напряжения

Прочность на сжатие

Девиаторное напряжение при разрушении известно как прочность грунта на сжатие

Представление результатов трехосного испытания

Испытание грунта на неограниченное сжатие

Испытание на неограниченное сжатие - это особая форма испытания на трехосное сжатие, при котором ограничивающее давление равно нулю.Испытание можно проводить только на глинистых почвах, которые могут стоять без замкнутого пространства. Есть два типа машин UCC: машина с пружиной и машина с испытательным кольцом

.

К образцу прикладывают сжимающую силу до разрушения. Сжимающую нагрузку можно измерить с помощью испытательного кольца.

Представление результатов

В этом тесте незначительное главное напряжение равно нулю. Главное главное напряжение равно девиаторному напряжению. Круг Мора можно нарисовать для напряженных условий при отказе.

Достоинства

  1. Тест удобен, прост и быстр
  2. Идеально подходит для измерения прочности на сдвиг неуплотненных недренированных неповрежденных насыщенных глин.
  3. Чувствительность почвы легко определить

Недостатки

  1. Испытание нельзя проводить на трещиноватых глинах
  2. Испытание может ввести в заблуждение для грунтов, у которых угол сопротивления сдвигу не равен нулю.

Испытание на сдвиг лопасти

Прочность мягких глин без дренажа может быть определена в лаборатории с помощью испытания на лопаточный сдвиг. Испытание также можно проводить в поле на почве на дне скважины. Аппарат состоит из вертикального стального стержня с четырьмя тонкими лопатками из нержавеющей стали, закрепленными на его нижнем конце.

Высота лопатки должна быть равна двойному диаметру. Для проведения испытания в лаборатории подготавливается образец диаметром 38 мм и высотой 75 мм, который крепится к основанию устройства.

Лопатка медленно опускается в образец до тех пор, пока верхняя часть лопатки не окажется на глубине от 10 до 20 мм ниже верхней части образца. Снимаются показания индикатора деформации и индикатора крутящего момента

Прочность на сдвиг S

Где T = приложенный крутящий момент

D = Диаметр лопатки

H 1 = Высота лопатки

Достоинства

  1. Тест простой и быстрый
  2. Идеально подходит для определения прочности на сдвиг в недренированном грунте недренированной, полностью насыщенной глины
  3. Тест удобен для определения чувствительности почвы

Недостатки

  1. Испытание нельзя проводить на трещиноватой глине или глине, содержащей прослои ила или песка
  2. Тест не дает точных результатов, если область разрушения не горизонтальна
.

Смотрите также