Коефіцієнт ущільнення грунту. Визначення щільності ґрунту

Готуючись до забудови, проводять спеціальні дослідження і тести, що визначають придатність ділянки до майбутньої роботи: беруть проби ґрунту, обчислюють рівень залягання підземних вод і досліджують інші особливості грунту, які допомагають визначити можливість (або її відсутність) будівництва.

Проведення таких заходів сприяє підвищенню технічних показників, внаслідок чого вирішується ряд проблем, що виникають в процесі будівництва, наприклад, просідання ґрунту під вагою конструкції з усіма витікаючими наслідками. Перше її зовнішній прояв виглядає як поява тріщин на стінах, а в сукупності з іншими факторами до часткового або повного руйнування об’єкта.

Коефіцієнт ущільнення: що це?

Під коефіцієнтом ущільнення ґрунту мають на увазі безрозмірний показник, який, по суті, є з обчисленням відносини щільність грунту/щільність грунтамах. Коефіцієнт ущільнення грунту розраховується з урахуванням геологічних показників. Кожен з них, незалежно від породи, пористий. Він пронизаний мікроскопічними порожнечами, які заповнюються вологою або повітрям. При виробленні грунту обсяг цих пустот збільшується в рази, що призводить до підвищення пухкості породи.

Важливо! Показник насипної щільності породи набагато менше, ніж ті ж характеристики утрамбованого грунту.

Саме коефіцієнт ущільнення ґрунту визначає необхідність підготовки ділянки до будівництва. Спираючись на ці показники, готують піщані подушки під фундамент і його підставу, додатково ущільнюючи грунт. Якщо цю деталь упустити, він може злежуватися і під вагою конструкції почне просідати.

Показники ущільнення грунту

Коефіцієнт ущільнення ґрунту показує рівень ущільненості грунту. Його значення коливається в межах від 0 до 1. Для бетонного підстави стрічкового фундаменту нормою вважається показник у >0,98 бала.

Специфіка визначення коефіцієнта ущільнення

Щільність скелету ґрунту, коли земляне полотно піддають стандартного ущільнення, обчислюється в лабораторних умовах. Принципова схема дослідження полягає у приміщенні зразка грунту в сталевий циліндр, який стискується під впливом зовнішньої грубої механічної сили ударів падаючого вантажу.

Важливо! Найвищі показники щільності грунту відзначаються у порід з вологістю трохи вище норми. Ця залежність зображена на графіку нижче.

Кожне земляне полотно має свою оптимальну вологість, при якій досягається максимальний рівень ущільнення. Цей показник також досліджують в лабораторних умовах, надаючи породі різну вологість і порівнюючи показники ущільнення.

Реальні дані – це кінцевий результат досліджень, що вимірюється по закінченні всіх лабораторних робіт.

Методи ущільнення та обчислення коефіцієнта

Географічне розташування визначає якісний склад ґрунтів, кожен з яких володіє своїми характеристиками: щільністю, вологістю, здатністю до просідання. Тому так важливо розробити комплекс заходів, спрямований на якісне поліпшення характеристик для кожного типу ґрунту.

Вам вже відомо поняття коефіцієнта ущільнення, предмет якого вивчається строго в лабораторних умовах. Проводять таку роботу відповідні служби. Показник ущільнення ґрунту визначає методику впливу на грунт, внаслідок якої він отримає нові характеристики. Проводячи такі дії, важливо враховувати відсоток посилення, що прикладається для отримання необхідного результату. Виходячи з цього вичитується коефіцієнт ущільнення грунтів (таблиця нижче).

Типологія методів ущільнення грунту

Існує умовна система підрозділу методів ущільнення, групи яких формуються виходячи з способу досягнення мети процесу виведення кисню з шарів грунту на певній глибині. Так, розрізняють поверхневе та глибинне дослідження. Виходячи з типу дослідження, фахівці підбирають систему устаткування і визначають спосіб його застосування. Методи дослідження ґрунти бувають:

• статичними;
• вібраційними;
• ударними;
• комбінованими.

Кожен з типів обладнання відображає метод застосування сили, наприклад пневматичний каток.

Частково такі методи застосовуються в малому приватному будівництві, інші виключно при побудові великомасштабних об’єктів, зведення яких погоджено з місцевою владою, так як деякі з таких будівель можуть впливати не тільки на заданий ділянку, але і на навколишні об’єкти.

Коефіцієнти ущільнення і норми СНиП

Всі операції, пов’язані з будівництвом, чітко регламентуються законом, бо суворо контролюються відповідними організаціями.

Коефіцієнти ущільнення грунтів СНиП визначає пунктом 3.02.01-87 і СП 45.13330.2012. Дії, описані в нормативних документах, були оновлені і актуалізовані в 2013-2014 роках. У них описуються ущільнення для різного роду ґрунту і ґрунтових подушок, що використовуються при зведенні фундаменту і будівель різного роду конфігурацій, в тому числі і підземних.

Як визначають коефіцієнт ущільнення?

Найпростіше визначити коефіцієнт ущільнення ґрунту за методом ріжучих кілець: металеве кільце обраного діаметра і певної довжини забивають у грунт, під час чого порода щільно фіксується всередині сталевого циліндра. Після цього масу пристосування вимірюють на вагах, а після закінчення зважування вичитують вага кільця, одержуючи чисту масу ґрунту. Це число ділять на обсяг циліндра і отримують остаточну щільність грунту. Після чого її ділять на показник максимально можливої щільності і отримують обчислюване – коефіцієнт ущільнення для даної ділянки.

Приклади обчислення коефіцієнта ущільнення

Розглянемо визначення коефіцієнта ущільнення ґрунту на прикладі:

• значення максимальної щільності ґрунту – 1,95 г/см3;
• діаметр ріжучого кільця – 5 см;
• висота ріжучого кільця – 3 див.

Необхідно визначити коефіцієнт ущільнення грунту.

З такою практичної завданням впоратися набагато легше, ніж може здатися.

Для початку забивають циліндр в грунт повністю, після чого витягують його з ґрунту так, щоб внутрішній простір залишався заповненим землею, але зовні ніякого скупчення грунту не відзначалося.

За допомогою ножа грунт витягають із сталевого кільця і зважують.

Наприклад, маса ґрунту становить 450 грам, об’єм циліндра 235,5 см3. Розрахувавши за формулою, отримуємо число 1,91 г/см3 – щільність грунту, звідки коефіцієнт ущільнення грунту – 1,91/1,95 = 0,979.

Зведення будь-якої будівлі чи конструкції – відповідальний процес, якому передує ще більш відповідальний момент підготовки ділянки забудови, проектування передбачуваних будівель, розрахунку загального навантаження на грунт. Це стосується всіх без винятку споруд, які призначені для тривалої експлуатації, термін якої вимірюється десятками, а то й сотнями років.