Как вычислить несущую способность грунта для фундамента

Как вычислить несущую способность грунта для фундамента

Все грунты делятся на две основные группы:

• Скальная почва - грунты, обладающие жесткой структурой, они слабо подвержены размытию грунтовыми водами, не промерзают и не склонны к пучениям . Несущие характеристики таких грунтов максимальны, но в Московской области они практически не встречаются;
• Нескальная почва - грунты без жестких структурных связей, сюда относится большая часть знакомых всем осадочных пород - глинистый, песчаный, суглинистый грунт, супесь.

Рис. 1.3 : Пробные заборы грунта из разных шурфов (пробных скважин)

В свою очередь нескальная почва делится на следующие типы грунтов:

• Крупнообломочный грунт - в такой почве содержится большое количество крупных вкраплений горных пород - щебня, гравия либо гальки. Это один из лучших вариантов для строительства фундаментов, однако погружения свай в такие грунты сопровождается дополнительными сложностями;
• Песчаники - содержат фракции песка размером от 0.1 до 2 миллиметров, пластичность практически отсутствует. Несущая способность песчаных грунтов непосредственно зависит от размера песчинок, чем они больше, тем лучше почва подходит для строительства фундаментов;
• Глинистые - основной вид связного грунта. Главный недостаток глинистой почвы - склонность к впитыванию влаги: при высоком уровне грунтовых вод поры между частицами глины наполняются влагой, грунт при замерзании изменяется в объеме и оказывает на фундамент сильные выталкивающие воздействия;
• Плывуны - вязкая почва, состоящая из мелких частиц песка и глины. Данный грунт не используется в качестве основания под фундаменты, поскольку ему свойственны сильные горизонтальные сдвиги и отсутствие постоянной структуры;
• Пылевато-глинистые - почва, на которой достаточной несущей способностью обладают только свайные фундаменты глубокого заложения, опирающиеся на нижерасположенные пласты почвы, поскольку верхние слои грунта дают сильную усадку.

Связанные вопросы и ответы:

Что такое несущая способность грунта

Перед проектированием и возведением зданий и сооружений подготавливается проектная документация. Она готовится на основании предварительных полевых, лабораторных, а также инженерно-геологических изысканий. Определение несущей способности грунта – важное исследование, которое позволяет оценить прочность будущего основания и точно рассчитать нагрузки на фундамент.

Особенности проведения изысканий

Экспертиза по определению особенностей участка – ответственная задача, решение которой необходимо доверять профильным организациям, имеющим соответствующую лицензию. Ведь от результатов проведенной работы будет зависеть безопасность строительного объекта и срок его эксплуатации.

Что подразумевается под несущей способностью грунта:

• химическая активность почвы;
• степень плотности и влажности почвы;
• пористость и текучесть смеси;
• прочность на срез и сжатие;
• гранулометрический анализ;
• показатели пластичности.

Процедура по определению несущей способности грунта позволяет отнести материал к определенной категории и дать подробные рекомендации. Важная часть работы связана с вычислениями, с помощью которых эксперты вычисляют оптимальную глубину залегания фундамента будущего сооружения. Кроме того, определяются предполагаемые статистические и динамические нагрузки.

Несущие способности разных грунтов

Участок пригоден для строительства, если внешние воздействия не приводят к нестандартной усадке или деформациям. При несоблюдении данного условия понадобится корректировка, дополнительное укрепление фундамента или вовсе снесение сооружения. Самыми устойчивыми считаются скальные породы с жесткими связями между частицами, песчаные или крупнообломочные грунты. Плотные составы отличаются прочностью и обладают минимальной усадкой. В отличие от них суглинок и глина склонны к текучести, задержке влаги. Подобные качества в конечном итоге приводят к увеличению грунта в объеме и пучению. Поэтому важнейшим показателем является близость ГВ, исключение составляют крупнодисперсные пески.

Что влияет на несущие качества грунта:

• глубина залегания грунтовых вод;
• толщина различных слоев;
• плотность, пористость и тип почвы;
• глубина промерзания;
• типы горных пород;
• особенности взаимодействия с влагой.

Оценка несущей способности грунта является обязательной процедурой, выполняемой на начальном этапе строительства сооружений любой категории. Если основание не соответствует необходимым параметрам, перед строительством можно предварительно повысить качество грунта. Это можно сделать с помощью уплотнения основания, замены одного из слоев на песок или щебень, а также введения специальных химических добавок. В некоторых случаях требуется предпринять меры по гидроизоляции конструкций.

Где получить услугу

Компания « ПикГео » предлагает профессионально выполнить работы по определению несущей способности грунта. Работы проводятся с использованием передового оборудования и высокотехнологичных методов. Для заказа услуги необходимо связаться с менеджером удобным способом – по телефону или через сайт.

Как вычислить несущую способность грунта для фундамента

Способность грунта изменять свой объем под воздействием влаги, вибраций или сейсмической активности называют просадочностью. Данное свойство может привести к критическому проседанию поверхности, при этом разрушению и повреждению подвергаются наземные и подземные сооружения без должной защиты. Геологические исследования включают исследование на просадочность, если присутствуют грунты со слабыми прочностными характеристиками, обусловленными соединением частиц растворяемыми солями, которые вымываются водой при превышении естественной влажности грунта. К таким грунтам в первую очередь относятся глинистые и песчаные – лессы, лессовидные суглинки, мелкие и пылеватые пески со степенью влажности G

Характеризуется просадочность грунтов двумя значениями:

• относительная просадочность (высота, на которую уменьшился водонасыщенный образец, обжатый естественным давлением относительно его же при естественной влажности);
• начальное просадочное давление (давление, при котором начинают проявляться просадочные свойства).

Также просадочность грунтов может классифицироваться по степени проседания под своим весом.

Изученная просадочность грунтов как лабораторными, так и полевыми методами позволяет разработать ряд мер по укреплению грунта – введением в него различных веществ, утрамбовкой, заменой слабого слоя на более прочный. Также можно разгрузить слабый слой через передачу давления на более прочные грунты по сваям. Таким образом, решение данной задачи напрямую зависит от геологических условий на строительном участке, и чаще всего они индивидуальны.

Какие факторы влияют на несущую способность грунта

Схема развития деформаций и перемещений грунта.

Расчет оснований по несущей способности можно выполнить, определив тип грунта. Глину от песка визуально отличить так же легко, как и крупный песок от мелкого, высокую плотность от низкой. Даже если расчет оснований по несущей способности требуется проводить с учетом влажности, то определить влажность почвы не составит труда. На участке делаются скважины, по которым и определяется уровень глубины грунтовых вод. Если влаги не выделяется, то расчет оснований по несущей способности можно выполнять с учетом того, что почва сухая. Если вода скапливается в проделанных углублениях, то надо определить, в каком количестве. Это особенно важно для глинистых, песчаных грунтов. Если влажность высокая, то рекомендуется установка свай.

Надо обращать внимание и на то, какая глубина заложения свай или ленточного фундамента планируется. Чтобы быстро и качественно выполнить такой расчет, надо пользоваться не только табличными данными, но и формулами. Расчет требует использования показателя R₀, которое показывает несущую способность для определения данных по фундаменту с шириной в 1 м, при глубине заложения в 2 м. Расчет производится при помощи следующей формулы:

• R = R₀* * (d +200)/2*200, при условии определения, что глубина заложения будет составлять до 2 м;
• R = R₀* + k2*g*(d – 200), при условии определения, что для фундамента глубина заложения принимается больше 2 м.

Расчет выполняется с учетом таких данных:

Таблица значений несущей способности свай.

1. k₁– это коэффициент, расчет которого проводить не надо, данные берутся из специальной таблицы. Например, значение в 0,125 применяется для песчаных и крупнообломочных. Для пылеватых, глинистых, для суглинка, супеси расчет проводится с подстановкой коэффициента в 0,5;
2. k₂– это коэффициент, который используется для определения несущей способности песчаных и крупнообломочных почв;
3. g – это коэффициент, который используется для определения удельного веса грунта, находящегося от подошвы основания и выше (используется для свай, лент, плит и прочего);
4. b – ширина основания (для свай используется значение круглого либо квадратного сечения, тут применяется формула b=√а;
5. d – глубина фундамента, тут значение зависит от того, какая группа фундаментов применяется, от условий строительства, будущих нагрузок и прочего. Методы расчета этого значения самые разнообразные, факторов, которые оказывают влияние на получение значения, много.

Методы подсчетов разные, лучше всего за помощью обращаться к специалистам. Если на участке уже стоят дома, которые были построены несколько лет назад и целостность их конструкции находится в отличном состоянии, то формулы используются в том виде, как они даны. Но если строений в округе нет, а состояние почвы вызывает сомнения, то лучше всего не полагаться на приближенные вычисления, а сразу заказать исследования. Это позволит обеспечить надежность и безопасность будущего дома.

Как учитывать несущую способность грунта при проектировании фундамента

Методы стабилизации грунта являются критическим компонентом в улучшении несущей способности грунта.

Одним из методов ее улучшения является химическая стабилизация . Этот процесс включает в себя смешивание с почвой таких химических веществ, как известь, цемент или битум для запуска химической реакции, укрепляющей почву. Полученная смесь обладает повышенной прочностью и жесткостью, что позволяет ей выдерживать конструкции с повышенной устойчивостью.

• Механическая стабилизация – еще один метод повышения несущей способности грунта. Этот подход включает в себя добавление таких материалов, как гравий, щебень или песок для создания стабильного базового слоя под конструкциями.

Создавая более стабильную поверхность, этот метод более равномерно перераспределяет вес и уменьшает деформацию или оседание.

• Биологическая стабилизация основана на использовании растительности для стабилизации грунтов. Корни растений могут проникать в почву и укреплять ее, повышая ее способность сопротивляться деформации под нагрузкой. Растительность также может помочь контролировать эрозию и улучшить дренаж за счет уменьшения объема стока.
• Динамическое уплотнение подразумевает многократное опускание тяжелых грузов на землю до тех пор, пока она не станет плотной. Этот метод помогает увеличить плотность за счет разрушения слабых слоев почвы, а также уменьшить избыточное содержание воды за счет уплотнения.
• Виброуплотнение использует вибрационные силы, передаваемые машинами к виброзондам, которые через равные промежутки вставляются в рыхлые грунты на территории, подготавливаемой для строительства. Вибрации «разжижают» почву, заставляя ее оседать и уплотняться до более стабильного состояния.

• Затирка включает в себя введение цементного материала в почву для заполнения трещин, пор и пустот. Затем раствор затвердевает и связывается с окружающими частицами почвы, создавая более связную массу, способную выдерживать большие нагрузки.

Внедрение этих методов повышения несущей способности грунтов позволяет значительно снизить потенциальную деформацию фундаментов при весовых нагрузках. Кроме того, эти методы являются экономически эффективными с точки зрения используемых материалов и требуемой рабочей силы.

Какие методы используются для определения несущей способности грунта

Слабыми являются торфосодержащие, водонасыщенные грунтовые породы. Таким почвам не хватает жесткости для формирования надежной опоры, равномерного распределения веса. Если разные части фундамента подвергаются различным нагрузкам, то начинают появляться проблемы с конструкцией основания.

Грунты на заболоченных территориях являются сильно сжимаемыми. Водонасыщенные супеси, рыхлые пески обладают высокой пористостью. В заторфованных почвах содержится половина состава органических веществ. Низкая несущая способность объясняется высокой пористостью.

Неправильный фундамент на слабом грунте может быть небезопасным. При неравномерных деформациях и осадках почвы основание постепенно разрушается. Из водонасыщенного грунта жидкость выдавливается, а постройка начинает оседать. Высокая влажность заболоченных территорий становится причиной пучинистости почвы.

Слабые прослойки обладают высоким коэффициентом водонасыщения, а также большой сжимаемостью. При строительстве на таких участках необходимо соблюдать специальные правила:

• нельзя нарушать естественное состояние породы, поскольку из-за этого снижаются ее механические свойства;
• в процессе эксплуатации построек не стоит увеличивать нагрузку на основание;
• требуется обустройство дренажа, противофильтрационных полостей, чтобы обеспечить условия для поддержания одинакового уровня воды;
• следует учесть чувствительность к динамическим нагрузкам, значение структурной прочности породы;
• нагрузка на фундаментное основание должна выполняться постепенно и медленно по всей площади конструкции.

Толщина слабой грунтовой прослойки бывает разной. Иногда она меньше метра, а в другом случае может быть больше 10 метров. Однако обычно под болотистым слоем лежит малосжимаемый грунт, который обладает благоприятными свойствами для строительства.

При создании прочного основания на любом виде породы применяются специальные конструктивные решения. Строительство на слабых почвах выполняется с учетом уменьшения осадки. Для этого требуется сокращение удельного давления постройки на основание. Жесткость каркаса здания позволяет уменьшить чувствительность к деформациям почвы.

Какие материалы могут быть использованы для увеличения несущей способности грунта

Вот что влияет на просадку фундаментной плиты:

1. Недостаточная несущая способность : Грунт под фундаментом может иметь низкую несущую способность или неравномерную плотность, что приводит к его оседанию после строительства. Это часто происходит из-за использования неподходящих материалов или недостаточной подготовки основания перед заливкой бетона.
2. Изменение влажности почвы: Увеличение или уменьшение влажности грунта может привести к его расширению или усадке. Например, в результате сезонных изменений влажности или неправильной системы дренажа вода может проникать в грунт, вызывая его увеличение в объеме и последующее проседание фундамента.
3. Неправильная подготовка основания: Неправильная подготовка грунтового основания перед заливкой бетона может привести к неравномерной осадке фундамента. Это может включать недостаточное уплотнение или наличие пустот под фундаментом из-за неправильного распределения или уплотнения.
4. Эрозия : Вода, стекающая под фундамент, может вымывать грунт, что приводит к образованию пустот и оседанию фундамента. Эрозия почв может быть вызвана недостаточным дренажом, интенсивными осадками или дефектами в конструкции дренажной системы.
5. Сейсмическая активность: В зонах с высокой сейсмической активностью тектонические движения могут вызвать изменения в структуре грунта под фундаментом. Это может привести к его деформации или даже разрушению, что в свою очередь приведет к проседанию фундамента.
6. Старение материалов: С течением времени бетон может терять свои свойства и давать дополнительную нагрузку на грунт, способствуя его оседанию. Также, если фундамент был построен давно, его материалы могут подвергаться разрушению или коррозии, что увеличивает риск проседания.