> Техника, страница 40 > Грунт

Грунт

Грунт в строительном деле, слой земли, на котором закладывается фундамент строения. Г. классифицируются по их свойствам, имеющим значение в областях их применения. Для оценки технической пригодности Г. имеют значение:1)связность (сцепление), то есть прочность связи между частицами Г., 2) размер и форма частиц, 3) однородность состава, I) коэфф. трения одной части массы Г. по другой (угол естественного откоса), 5) влажность и влаго-емкость, то есть наличное количество воды в Г. и то ее максимальное количество, к-рое Г. может принять (в % от сухого веса), 6) водопроницаемость,") водоудерживающая способность, то есть способность Г. удерживать поглощенную воду вопреки действию сил, направленных к ее удалению, 8) размывае-мость, 9) растворимость в воде, 10) пластичность, 11) сжимаемость, 12) разрыхляемость.

Б земляных работах но устройству оснований для фундаментов сооружений, разработке выемок и возведению насыпей Г. классифицируются по степени их прочности, или, что то же, но степени трудности их разработки. Прежде всего Г. делятся па две основные группы: I’. скалистые и рыхлые, с промежуточной между ними группой Г. скалистых разрушенных, состоящих из скопления отдельных камней, между собой не связанных, или же сцементированных посторонними примесями (конгломераты).

Скалистые неразрушен. Г. подразделяются на сплошные и слоистые. Сплошные скалистые Г., по своему происхождению преимущественно изверженные, имеют кристал-лич. структуру и по химическ. составу и минералогическому строению разделяются на полево-шпатовые (гранит, гнейс, порфир) и рогово-обманковые (сиенит, диабаз, диорит, базальт). Эти Г. отличаются значительной плотностью (объём пор не больше 1 %) и ничтожной влагоемкостью (0,1—1 %).С л о и-стые скалистые Г. принадлежат к осадочным породам, по строению и химич. составу подразделяются на песчаники, известняки, доломиты и глинистые сланцы. Прочность этих пород в значительной степени зависит от толщины слоев и характера прослоек. При залегании таких Г. наклонными слоями п наличии глины в прослойках создается опасность сползания одних слоев по другим. Влагоемкость известняков и доломитов довольно велика и колеблется в пределах от 1,5 (плотные известняки) до 40% (мел). Водопроницаемость ничтожно мала (для прохождения водой пласта мела толщиной 1 .и требуется ок. 2 дней). При наличии трещин свойства скалистых Г. резко меняются. Трещины в скалистых Г. появляются в результате расширения и сжатия под влиянием изменений t°, а затем увеличиваются под действием замерзающей в этих трещинах воды. Трещиноватые скалистые Г. водопроницаемы и чрезвычайно подвержены выветриванию, то есть механич. и химия, разрушению от воздействия на них воды, ветра, силы тяжести и оргаиич. агентов.

К рыхлым Г. прежде всего относятся две осиовп. группы их: пески и глины.

Пески,—продукт механич. разрушения первичных горных пород, преимущественно кристаллич. 1 [аиболее распространенными являются кварцевые пески, представляющие чистую кремнекислоту (Si0₂)· Полевошпатовые, известковые и другие пески встречаются рейсе. По происхождению и месту залегания пески подразделяются на: 1) ледниковые отложения песков, всегда неправильно слоистые, тонкослойные, гл. обр. кварцевые, преимущественно белые или красноватые; 2) морские, правильно слоистые, залегающие слоями большой мощности с зернами округленной формы и прослойками из гравия и глины, часто также с примесью раковин; 3) речные, с сильно окатанными зернами, с примесью ила; 4) о в-р а ж и ы е. с зернами слабо окатанными, неправильно слоистые, обычно тонкослойные, но иногда залегающие и мощными слоями; 5) горные, зерна остроугольной формы (совершенно неокатан ные),т. к. эти пески залегают в местах своего образования; 6) дюнные, или эоловые, отложенные ветром в дюнах (морских, речных или материковых); в зависимости от силы ветра, наносящего эти пески, зерна колеблются от 0,1 до 0,5 миллиметров.

Г л и н ы — продукт механического и химического разложения кристаллических пород, содержащих полевой шпат (см.Глина). Г., состоящие из смеси глины и песка, называются суглинками (когда глины не меньше 20%) и супесками (когда глины в смеси не более 15%).

Лёсс — мелкозернистый Г., состоящий из кварцевой пыли (ок. 60%), извести (10— 20%), глины (5—10%), окиси железа (5— 10%). 1)тот Г. атмосферного происхождения, залегает значительными массами на Украине и в Средней Азии; обладает большой влагоемкостыо (до 40%); в сухом состоянии сцепление лёссовой массы значительно, но при увеличении влажности сцепление пропадает. Лёсс чрезвычайно легко размывается.

Мергель — глина с примесью углекислой извести (а иногда и магнезии). В сухом состоянии и естественных залежах обладает значительной твердостью. Очень гигроскопичен; напитываясь водой, превращается в полужидкое тесто, которое затем при высыхании распадается в тончайший порошок.

Раст и т е л ь н ы и Г. находится лишь в поверхностной толще земной коры, выветрившейся под действием воздуха, воды, 1°, а также организмов, в особенности микроорганизмов. Необходимой составной частью растительного Г. является перегной, или гумус, получающийся из омертвевших растительных и животных остатков в результате деятельности микроорганизмов. Из разновидностей растительного Г. чаще всего встречается чернозем, богатый гумусом (от 5 до 15%); минеральную часть его составляют песок (40—70%), глина (15—40%) и известь (1—2%). Песчаные зерна чернозема—размера пыли. Влагоемкость растительного грунта очень велика (40—50%). Связность от присутствия гумуса увеличивается, по при влажности более 20% резко падают как связность, так и коэфф. трения, почему растительная земля, напитанная водой, превращается в грязь. К растительным Г. относятся также торф — продукт разложения растений иод водой без доступа воздуха и р а с т и т е л ь н ы и и л—остатки водных растений и животных, осевшие в виде тончайшей мути на дне морей, озер, рек и болот. Примесь ила к песку чрезвычайно понижает коэфф. трения песка, и такой иловатый песок с водой превращается в п л ы-в у н, совершенно неспособный держаться в откосе и расплывающийся, как жидкость.

При выкапывании естественно сложившихся Г. разрыхление их достигает 20— 30%, но затем в насыпях это разрыхление уменьшается от осадки, остающееся же разрыхление бывает: при песке 1—1,5%, суглинках 3%, жирной глине 6—7%. Вес единицы объёма 1. зависит от степени его разрыхления и влажности (табл. 1).

В рыхлых Г., представляющих собою гл. обр. многоразличные смеси песка и глины, их свойства определяются свойствами этих двух Г. Основное физическ. различие между глиной и песком заключается в размере и форме частиц этих Г., причем форма частиц в известной степени обусловливается петрографическим составом их. По механич. элементам рыхлые Г. классифицируются так:

При частицах	N	20 миллиметров			галька
» п	от	20 ·*	ДО	2,0 ALU	гравий
» 1>	О	2.0 »		0,5 »	крупный песок
» »	»	0,5 »	»	0,25 »	средний »
» »		0.25 *	п	0.05 »	мелкий »
о о	о	0 ,05 »	ύ	0.005 »	мелкая пыль
1) ·>	-С	0.005 >			глина

Т а б л. !.—11 р и б л и з и т е л ь и ы в вес 1 и“ грунта в гг.

Г р унт	В рыхлом состоянии,	Утрамбованный, плотный	Мокрый, напитанный
	влажный		водой
Скала ..	-	2 400—3 000
Песок, гравий.	1 500—1 000	—	1 800—2 000
Глина ..	1 500	1 700
Растительная земля.	1 400	1 700	1 800
Торф ..	700—800	-	900—1 ООО

Частицы (зерна) песка м. б. круглыми или угловатыми, гладкими или шероховатыми, но непременное свойство, отличающее их от частиц глии, это—к омпактность и жесткость, тогда как частицы глины гибкие, чешуеобразны е. Этим раз-лнчием в структуре объясняется различие во всех свойствах этих Г. и, прежде всего, в их отношении к воде.

Вода оказывает совершенно исключительное влияние на свойства Г. Помимо свободной воды, то есть протекающей через Г. в зависимости от его водопроницаемости, кода в Г. может быть трех видов. Гигроскоп и ч е с к a it в л а г а—результат конденсации паров воздуха на поверхности частиц—при прочих равных условиях увеличивается для Г. с более мелкими частицами; например, при 21° гигроскопич. влага для пыли будет ок. 7%, а для глины—до 17% (для песка, в зависимости от его крупности, не больше 1%). Молекулярная влагосмкость представляет собою ту воду, к-рая, вопреки действию силы тяжести, задерживается молекулярными силами вокруг частиц; она также находится в зависимости от общей поверхности частиц: для песка не больше 3%, для глины до 30%. Капиллярная влажность поддерживается поверхностным натяжением в капиллярах (мельчайших ходах между частицами Г.); она тем больше, чем капилляры тоньше, то есть чем мельче частицы Г. Поднятие по капиллярам может достигнуть нескольких м, причем наибольшая капиллярная влажность колеблется от 44% для глины до 10% для песка. Капиллярная влажность Г. имеет большое значение для состояния земляного полотна дорог. Так, грунтовые дороги, поднятые на незначительную иысоту над горизонтом воды, никогда не просыхают, и их совершенно не удается содержать в проезжем состоянии. Полная вла-гоемкость грунта колеблется от 30 до 40% для песка и достигает 75% для глин, причем наибольшая влагоемкость песка соответствует объёму пор, глины же принимают воды приблизительно на 50% больше объёма пор (разбухают). Способность Г. пропускать воду (водопроницаемость) также находится в зависимости от крупности зерен: крупнозернистые пески хорошо проводят воду, мелкозернистые малопроницаемы для воды, глины почти совершенно водонепроницаемы. При наличии текущей воды Г. раз-лилваются (частицы их увлекаются водой), причем этот размыв начинается для глины при скорости течения в 15 см/ск, для песка—30 см/ск, гравия—СО см/ск. Остальные различия в физических свойствах песка и глины сводятся к следующему: 1) пески при высыхании не уменьшаются в объёме, глины же уменьшаются; 2) пески в чистом виде имеют ничтожную связность, глины же обладают в зависимости от влажности значительной связностью; 3) пески не пластичны, глины пластичны; 4) пески почти немедленно после приложения силы сжимаются, глины лее под действием внешней нагрузки очень медленно сжимаются; 5) степень сжимаемости песков ничтожна, глины, наоборот, сильно сжимаемы.

Связность, трение, пластичность,водопроницаемость—все эти физическ. свойства Г., влияющие на их техпич. пригодность, находятся в зависимости не только от структуры Г., но и от его влажности. При переходе от сухого Г. к слегка влажному связность несколько повышается, но при дальнейшем увеличении влажности она падает, и при влажности, близкой к заполнению всей влаге емкости, Г. расплывается. Коэффициент трения, обусловливающий вместе со связностью способность Г. держаться в откосе, с повышением влажности понижается. Таким падением трении обусловливаются обвалы и сплавы косогоров и откосов выемок по наклонным пластам глины, «намыленным» просочившейся водой. Углы естественного откоса для разных Г. приведены в таблице 2. Пластичность глин имеет место только в границах влажности, определяемых

Т а б л. 2.—У г л м естественного откоса Я ап разных грунте в.

Г р у II т	Угол естественного откоса в градусах
	грунт сухой	грунт мокрый	грунт влажный
Гравий. Песок крупный,	40	35	30
чистый.	32	32	27
Песок средний.	28	35	25
Песок мелкий.	25	30	20
Песок глинистый	35	35	20
Глина чпетая.	45	35	15
Глина с песком. Растительная ее-	50	40	30
мл я.	40	35	25
Торф.	40	25	14

пределами пластичности и текучести, то есть теми количествами влаги в %от веса сухого материала, при которых Г., переставая быть пластичным, начинает крошиться или растекаться. Водопроницаемость глины, слабая в сухом ее состоянии, по мере насыщения ее водой еще более понижается, и при полном заполнении влагоемкости глина становится совершенно водонепроницаемой.

Всякий Г., могущий по своим свойствам служить естественным основанием для возведения на нем того или иного сооружения, называется материком. От материка требуются: 1) достаточная прочность, 2) малая и равномерная сжимаемость, 3) нораз-мываемость, 4) достаточная мощность, 5) не-выветриваемость. Достаточная прочность определяется соотношением между весом сооружения, приходящимся на 1 см- площади основания, и допускаемым на такую же площадь данного Г. давлением. Величина допускаемого давления находится в зависимости не только от свойств Г., но и от характера действия па него нагрузки и глубины заложения фундамента. По нормам Научно-технического комитета НКГ1С давление на Г. при глубине заложения основания до 2,5 метров от поверхности земли не должно превосходить для мергелистого сухого грунта. 5

» ». влажного грунта. 3

» глинистого сухого плотного грунта. 5

» » влажного >·. 2

» » слабого ». 1

кг I см“

для грани» и крупного песка.. 6

» плотного слежавшегося сухого песка. i » сухого чистого песка.. 2

» скалы независимо от глубины заложения основания, при условии снятия выветри вшегося слон:

а) твердой сплошной скалы.30

0) скалы среднего качества.15

в) скалы слабого качества.. 8

При углублении фундамента в глинистый или песчаный Г. на глубину более 2,5 метров указанные допускаемые давления на его подошву м. б. повышены на основании результатов опытов, по при углублении в Г.: а) от 2,5 до 5 метров не более как на 0,10 килограмм/см² на каждый м глубины, считая от поверхности Г. или от межени водотоков; б) от 5 до 10м—на 0,20 к г! см"· на каждый м углубления свыше 5 м; в) свыше 10 м—на 0,25 килограмм/см· па каждый м углубления свыше 10 метров.

Все Г. более или менее сжимаемы, и строительная техника требует лишь, чтобы эта сжимаемость была достаточно мала и в особенности равномерна по всей поверхности основания. Лучшими в этом отношении Г. являются скалистые сплошные и слоистые, а также плотно слежавшиеся Г.; скалистые обломочные, песчаные крупнозернистые и плотные глинистые (мергель); совершенно непригодны—растительная земля, торф, а также всякого рода насыпные и наносные Г. Тонкослойный грунт под действием на него нагрузки может расстроиться, вдавливаясь в нижележащий слой слабого Г. Поэтому для рыхлых Г. (песчаных и глинистых) толщина слоя должен быть не менее G м, для скалистых разрушенных—не менее 4,5 метров и для скалистых сплошных и слоистых—не менее 3,5 .и. Особую опасность для оснований представляет вода, подверженная замерзанию и связанному с этим расширению. Для предотвращения вредных последствий этого явления глубина заложения фундаментов должна быть ниже глубины промерзания.

Для возможности возведения сооружений на слабых Г. прибегают к их укреплению. Коли имеется опасение размыва Г., место расположения фундамента ограждают шпунтовой стенкой с каменной наброской или фашинными тюфяками снаружи для предохранения шпунта от подмыва. Слабый Г. уплотняют трамбованием или втрамбованном η него слоя щебня, но чаще всего забивкой свай. При сооружении земляного полотна дорог к Г., помимо водопроницаемости, а равно малой и равномерной сжимаемости, предъявляется еще требование равномерной передачи давления. Всем этим условиям удовлетворяет крупнозернистый песок, являющийся лучшим материалом для устройства насыпей. Особые требования предъявляются к Г. при устройстве т. н. грунтовых дорог, то есть дорог без каменной или иной одежды. Для таких дорог лучшими Г. являются песчано-глинистые смеси, так как жирная глина и чистый песок непригодны для воспринятая непосредственных давлений от колес экипажа. Пропорции смеси, дающей лучшие результаты, устанавливаются путем лабораторных исследований как Г., из которого состоит дорога, подлежащая улучшению, так и имеющихся в данной местности глины и песка. Этими исследованиями уста навливаются имеющие значение в условиях службы дороги следующие свойства: 1) скорость и характер размокаиия, 2) скорость просачивания воды, 3) сопротивление вдавливанию в разных состояниях влажности, 4) степень прилипания Г. при условиях различного увлажнения и 5) сопротивление раздавливанию в сухом состоянии.

Грунтом в живописи называется специально подготовленныйслой материала, по к-рому пишут красками. Грунт обыкновенно наносится на доски (ореховые, липовые, тополевые, красного дерева и прочие), на холст (полотно), картон, бумагу, метал.ч и прочие Прочность картины во многом зависит от качества грунта. Для приготовления грунта употребляют животный клей, казеин, яичный альбумин, желатину, мел, гипс, масла, белила и другие материалы.

Грунт в малярном деле, см. Малярное дело.

Лит.: М у ш и е т о η И., Физич. геология, СПБ, 1899—1906; Бернац к и ii Л. Н., Условия устойчивости земляных масс, М., 1925: Т с р ц а г и К. Основания механики грунтов, М., 1926: Грунты и почвы в дорожном деле, Сборник статей, М., 1926: К и п л и к Д. II. Труды Всероссийск. съезда художников, декабрь 1911—январь 1912. т. 2. СПБ, 1914; Б и б е р. Живопись и ее средства (с приложением ст. Киллика Д. П., О технике живописи), пер. с нем., изд. Нов. общества художников: Т e V 7 a g h i К., Erdban-mechanik auf bodenphysikalischer Grundlage, Leipzig U. Wien. 1925. И. Ратнер.