Как определить и для чего нужно знать объемный вес грунта
Насколько велика роль веса грунта в нашей повседневной жизни? Посмотрите вокруг - дома, дороги, мосты, все это стоит и держится на грунте. Знание характеристик грунта, в частности его объемного веса, критически важно для безопасного строительства. Давайте разберемся, что такое объемный вес грунта, от чего он зависит и зачем его нужно знать.
Определение объемного веса грунта
Объемный вес грунта - это вес единицы объема грунта с учетом его естественной структуры и влажности. Он показывает плотность упаковки частиц грунта и их минеральный состав. В отличие от удельного веса, который характеризует вес частиц грунта без учета пор и пустот между ними.
На объемный вес грунта влияют такие факторы:
- Минеральный и химический состав - чем больше тяжелых минералов, тем выше вес
- Пористость - чем меньше пустот в грунте, тем больше его плотность
- Влажность - вода в порах увеличивает общий вес
- Наличие органических веществ - снижает вес грунта
Существуют лабораторные и полевые методы определения объемного веса грунта:
- Лабораторные методы по образцам грунта из скважин и проб
- Полевые методы с использованием специальных колец и эталонных грузов
- Расчетные методы по известному удельному весу и пористости грунта
Основные формулы расчета объемного веса:
- Сухой грунт:
ОВсухой = УВ × (1 − П), где УВ - удельный вес, П - пористость - Влажный грунт:
ОВвлажный = ОВсухой × (1 + W), где W - влажность грунта
Вес м3 глины
Глинистые грунты отличаются повышенным содержанием илистых частиц размером менее 0,005 мм. Благодаря своей структуре, глина обладает влагоемкостью, набухаемостью и высокой пластичностью. При увлажнении объем глинистого грунта увеличивается, что приводит к набуханию и потере прочности.
Средние значения объемного веса глинистых грунтов составляют:
- Цуглинки - 1,7-2,1 т/м3
- Глины - 1,6-2,0 т/м3
Во влажном состоянии объемный вес глин может увеличиваться на 8-12%. Таким образом, вес 1 м3 влажной глины в среднем составляет 1,8-2,2 тонны.
Вес песка
Пески относятся к несвязным грунтам и характеризуются преобладанием песчаных частиц крупностью от 0,05 до 2 мм. В зависимости от размера зерен, пески подразделяются на крупные, средние и мелкие. В основном, они обладают хорошей водопроницаемостью и незначительной сжимаемостью.
Средние значения объемного веса песчаных грунтов:
- Пески крупные - 1,6-1,9 т/м3
- Пески средние - 1,7-2,0 т/м3
- Пески мелкие - 1,8-2,15 т/м3
- Пески пылеватые - 1,9-2,2 т/м3
Таким образом, вес 1 м3 "вес песка" в среднем находится в пределах 1,6-2,2 т в зависимости от крупности песчинок и влажности.
Определение влажности грунта
Важнейшей характеристикой грунта, влияющей на его свойства, является влажность. Она показывает процентное содержание воды в единице массы или объема грунта.
Различают несколько способов определения влажности грунта:
- Лабораторный - высушивание проб грунта в сушильном шкафу
- Экспресс-метод с помощью полевых влагомеров
- Расчетный метод по известным показателям плотности и пористости грунта
Знание реальной влажности по данным испытаний необходимо для выбора технологии и режимов производства работ, корректного определения объемного веса и других важных характеристик грунта.
Скальный грунт
К скальным грунтам относятся магматические, осадочные и метаморфические горные породы. Они характеризуются высокой плотностью, прочностью на сжатие, морозостойкостью. К ним относятся: граниты, базальты, песчаники, сланцы, известняки.
Особенности скальных грунтов:
- Высокие значения объемного веса от 2,3 до 3,0 т/м3 и более в плотных невыветрелых породах
- Низкая сжимаемость и пористость
- Высокая несущая способность, используются в качестве естественных оснований
При проектировании фундаментов на скальные грунты особое внимание уделяют выбору способа заделки и передачи нагрузок, с учетом неравномерной прочности и трещиноватости массива.
| Объемный вес скальных грунтов | Значение, т/м3 |
| Граниты | 2,6-2,8 |
| Известняки | 2,3-2,7 |
| Песчаники | 2,1-2,6 |
| Сланцы | 2,7-3,1 |
У скальных грунтов объемный вес весьма высок и мало зависит от влажности, так как в скальной породе содержится мало пор для аккумуляции воды. Наибольшее влияние на этот показатель оказывает плотность сложения породы и наличие трещин.
Практическое использование объемного веса грунта
Знание объемного веса грунта имеет большое практическое значение в строительстве:
- При расчете давления грунта на фундаменты, подпорные стенки и другие подземные конструкции учитывают именно объемный вес грунта, а не удельный. От этого зависит выбор материалов и глубины заложения.
- Оценка устойчивости откосов, склонов и возможности возникновения оползней также требует знания объемного веса. По нему определяют критическую крутизну откоса.
- Подбор оптимального типа фундамента исходя из весовых и прочностных характеристик грунтов в основании.
- Расчет необходимого объема грунтовых работ (выемка, транспортировка, уплотнение) с учетом плотности разрабатываемого грунта.
- Выбор типа и количества землеройной техники в зависимости от расчетной массы перемещаемого грунта.
Как видно, объемный вес грунта - один из ключевых параметров при планировании и осуществлении практически любых строительных работ, связанных с грунтом или подземным пространством.
Типичные ошибки при определении объемного веса
Неверное определение объемного веса грунта может привести к серьезным последствиям - от роста стоимости строительства до аварий зданий и сооружений. Рассмотрим наиболее распространенные ошибки:
- Неучет или приблизительный учет данных инженерно-геологических изысканий о составе и строении грунтов на площадке строительства.
- Игнорирование результатов полевого и лабораторного определения объемного веса конкретного грунта и использование усредненных табличных значений.
- Неправильный выбор методики определения объемного веса, не соответствующей природе и состоянию грунта.
Подобные ошибки нередко совершаются при строительстве частных домов и других небольших объектов. К сожалению, порой к этому приводит стремление сэкономить на инженерных изысканиях и проектировании.
Как правильно определить объемный вес грунта
Для достоверного определения объемного веса грунта на участке строительства необходимо:
- Внимательно изучить проектную и рабочую документацию, данные инженерных изысканий по составу грунтов.
- Выполнить дополнительные скважины и отбор проб грунта для лабораторных испытаний.
- Сопоставить полученные фактические характеристики грунта с каждым этапом и видом планируемых работ.
- Осуществлять контрольные замеры объемного веса и влажности по ходу строительства.
Такой подход позволяет получить надежные исходные данные и своевременно вносить корректировки в технологию и режим выполнения работ. Это особенно важно при возведении ответственных объектов и сложных инженерных сооружений.
Контроль качества работ с учетом объемного веса
На всех этапах строительства необходим контроль за соответствием фактических и проектных характеристик грунта. Это включает в себя:
- Контроль объемов и качества выполненных земляных работ, особенно при приемке скрытых работ.
- Мониторинг осадки фундаментов, деформаций ограждающих конструкций и других признаков перегрузки основания.
- Периодический отбор и анализ проб грунта из конструктивных элементов сооружения.
- Своевременная корректировка технологий работ и характеристик строительной техники.
Такой подход позволяет свести к минимуму риски, связанные с неточностью или изменением в процессе строительства весовых характеристик грунтов.