Земляные работы
Физико-механические свойства и строительная классификация грунтов
Горные породы и почвы, слагающие верхнюю часть земли, называются грунтами.
В строительстве грунты служат основанием для сооружений, средой для их устройства и строительным материалом.
Все грунты условно можно разделить на две группы: твердые и мягкие.
Твердые грунты бывают скальные и полускальные.
Скальные грунты имеют жесткую связь между частицами. К ним относятся граниты, песчаники, известняки и др.
Если твердый грунт в водонасыщенном состоянии разрушается от нагрузки 50 кг/см2 и менее или размягчается и растворяется в воде, то он называется полускальным.
К таким грунтам относятся мергель, окремненные глины, рыхлые песчаники, гипс и др.
Мягкие грунты делятся на сыпучие (гравий, песок) и связные (глина, суглинок, лесс, торф).
В природе чаще встречаются мягкие грунты. В общем случае они состоят из трех составных частей: твердых минеральных частиц, жидкости и газов (рис. 1).
Свойства грунтов зависят от количественного содержания в них этих частей. В единице объема, например в 1 м3 грунта, обычно содержится минеральных частиц более половины, а остальную часть занимают жидкость и газ.
Для определения и оценки свойств грунтов используется ряд физических характеристик, которые разделяются на основные и производные.
Плотность твердой фазы грунта
Одним из показателей, по которому определяются физические свойства грунта есть его плотность.
В количественном виде плотность оценивают отношением массы грунта к объему.
Плотность твердой фазы грунта 
- масса единицы объема минеральных частиц без пор.
При проведении инженерных изысканий или инженерно-геологических исследований грунта определяют несколько видов плотности грунта, которые характеризуют его различные показатели в различных состояниях.
Это плотность грунта в естественном состоянии, плотность твердой фазы грунта, плотность скелета грунта, плотность грунта находящегося под водой.
Плотность твердой фазы грунта (твердость твердых частиц грунта, твердой компоненты) называется плотность твердых частиц грунта в единице объема.
Плотность грунта естественного сложения
Плотность грунта естественного сложения 
- масса единицы объема грунта в естественном залегании вместе с жидкостью и газами в порах, т/м3.
Плотность грунта служит одной из главных характеристик грунта при разработке проектов зданий и проектов производства работ зданий и сооружений.
От плотности грунта зависят основные параметры, при выборе и расчете фундаментов, подборе комплектов машин и выборе техники для разработки, транспортировки и укладки грунта.
Плотность грунта в естественном состоянии – это отношение массы грунта к занимаемому объему.
Плотность грунта зависит от многих факторов ведущими, из которых являются минеральный состав грунта, его тип, влажность грунта, наличие органических включений в грунте.
Если в грунтах присутствуют тяжелые минералы, то плотность его увеличивается, а присутствие органики способствует уменьшению плотности грунтов и снижению их строительных характеристик.
Как правило, при проведении инженерных изысканий или инженерно-геологических исследований грунта изучают все виды плотности грунта, характеризующие его показатели в различных состояниях.
Плотность скелета грунта
Плотность скелета грунта 
- масса единицы объема сухого грунта, т/м3.
Под плотностью скелета грунта принято понимать отношение твердых частиц грунта или веса сухой почвы к весу воды при 4° С, которая взята в объеме, равному объему всей породы (объем зерен + объем пор) при данной его пористости.
Плотность скелета грунта численно равна весу единицы объема грунта без учета воды в его порах.
С увеличением плотности твердой фазы грунта возрастает его плотность. Для тех грунтов, которые не изменяют свою плотность после высушивания, плотность твердой фазы может быть определена взвешиванием абсолютно сухого образца.
Для тех грунтов которые подвержены сжатию после высушивания (это связные грунты) плотность скелета грунта определяется по формуле:
Пористость грунта
В любом грунте есть определенное количество пор или мелких пустот. Процентное содержание пустот показывает общую пористость грунта.
Этот показатель определяется отношением пустот к общему объему грунта. Он и определяет пористость грунта.
Пористость грунта можно еще выразить как отношение объема пустот в грунте к объему твердой фазы почвы.
Выраженная таким образом пористость называется коэффициентом пористости и выражается в долях единицы.
Один из вариантов выражения пористости – это весовая пористость, определяемая отношением веса воды заполняющей поры к весу абсолютно сухого грунта.
Пористость связных грунтов определяется по удельному и объемному весам.
Для других типов грунтов пористость может быть определена и непосредственно.
Пористость грунтов и почв является важным показателем. Она используется при выборе расчетных сопротивлений грунтов для построения компрессионной кривой и при определении показателей сжимаемости грунтов.
Сила тяжести взвешенного в воде грунта
Сила тяжести взвешенного в воде грунта
где п - пористость в долях единицы;
- плотность воды, равная 1 т/м3.
Частица грунта попадая в воду начинает перемещаться под действием силы тяжести. Сначала скорость ее падения возрастает, а потом становиться постоянной.
В данном случае сила тяжести, действующая на частицу и сила гидродинамического сопротивления уравновешиваются.
Скорость падения или перемещения в стоячей воде называется гидравлической крупностью частицы (U м/с).
На гидравлическую крупность частицы оказывают влияние много факторов главными среди которых являются размеры ип геометрическая форма частицы, удельный вес частицы, вязкость воды и ее плотность.
Информация о гидравлической крупности частиц, в частности наносов, важна при расчетах деформации речных русел и процессов заиления водохранилищ.
Что такое весовая влажность грунта?
Весовая влажность грунта W - отношение веса воды к весу высушенного грунта в %.Wп= Wт – WР (16)
Сцепление в грунтах
Связность грунта – это его способность сопротивляться внешнему усилию на разъединение его частиц.
Связность зависит от минералогического и гранулометрического состава грунта, химического состава грунтового раствора, влажности и оструктуренности грунта.
Единица измерения связности грунта - кг/см2. Наибольшей связностью обладают глинистые грунты.
Особое влияние на связность грунта оказывает натрий, если он присутствует в солевом растворе грунтов.
Наименьшей связностью обладают песчаные грунты.
Учет связности грунта необходим при разработке состава технологических операций по разработке, рыхлению и вспашке почвы. Наименьшую связность имеет почва при влажности завядания.
Состояние связности почвы взаимосвязано с таким агротехническим понятием как «физическая спелость почвы».
Сцепление в грунтах С - образуется силами структурной связности грунта и капиллярным натяжением, кг/см2. Небольшое в песчаных грунтах (0-0,08 кг/см2) и значительное в глинистых грунтах (0,05-0,94 кг/см2) сцепление существенно влияет на процесс разработки грунта.
Угол внутреннего трения
Угол внутреннего трения 
характеризует трение между частицами грунта и в большей степени зависит от величины вертикального давления на грунт. Значение его для разных грунтов колеблется от 15 до 43°. Угол внутреннего трения 
и сцепление С вместе составляют сопротивление 
грунтов сдвигу.
По ее величине назначается безопасная крутизна откосов выемок и насыпей. Сопротивление грунта внешним сдвигающим силам определяется по закону Кулона:
- коэффициент трения.
Деление грунтов по трудности их разработки
Разрабатывают грунты тремя основными способами – резанием, гидромеханическим и взрывным. Выбор способа разработки грунта определяется видом сооружения, типом грунта и гидрогеологических условий строительной площадки.
При использовании любого способа разработки грунта выбирают комплект машин, работающий в соответствующей технологической последовательности.
При этом процесс разработки должен протекать равномерно и при максимальной загрузке машин, обеспечивая тем самым их наивысшую производительность.
Физические характеристики грунтов определяют трудность разработки грунтов. Для оценки трудности разработки все грунты делятся на одиннадцать групп.
Экскаваторами можно разрабатывать грунты с I по IV группы, скреперами - с I по II, бульдозерами с I по III, вручную с I по XI группу включительно.
Кроме того, для производства работ взрывным способом и с помощью гидромеханизации существует своя классификация грунтов.
Один и тот же грунт может разрабатываться разными машинами с неодинаковой трудностью.
Земляные сооружения и их назначение
Земляные сооружения - это инженерные сооружения возводимые как в толще грунта, так и на его поверхности с помощью различных землеройных и землеройно-транспортных строительных машин.
Если земляное сооружение расположено ниже дневной поверхности то его называют выемкой, если выше то насыпью. Иногда земляные сооружения частично находятся в выемке, а частично в насыпи. В таком случае его называют полувыемкой (если преобладает выемка) или полунасвыпью (если преобладает насыпь).
Назначение земляных сооружений может быть различным. Наиболее часто земляные сооружения используют в гидротехническом, мелиоративном, дорожном, промышленном и жилищном строительстве.
Основными видами гидротехнических земляных сооружений являются дамбы, плотины, каналы, а также котлованы различных насосных станций и сооружений.
Часто земляные сооружения применяют для строительства дорог. Как правило, это дорожная насыпь, расположенная над дневной поверхностью дороги. Иногда дороги прокладывают и в выемках. Для защиты земляного полотна устраивают кюветы.
В средней части земляного полотна устраивается корыто для которое служит для укладки одежды дороги.
При строительстве различных сооружений разрабатывают временные земляные сооружения – котлованы. Которые после возведения подземной части засыпают грунтом с уплотнением.
Для выполнения таких работ применяется мощная землеройная техника. Не всегда строительные организации имеют полный набор таких машин. Поэтому лучшим и наиболее экономичным вариантом применения различных землеройных машин будет аренда спецтехники в Москве и московской области. Это позволит всегда иметь исправные машины с квалифицированными машинистами, что обеспечит ритмичное выполнение работ.
Мелиоративные каналы
Каналы - это открытые искусственно созданные водопроводящие сооружения.
Длина их может достигать нескольких сотен километров.
Они предназначены для подачи воды на орошаемые и безводные территории (оросительные и обводнительные каналы) или для отвода избыточных вод с переувлажненных территорий (осушительные каналы).
Мелиоративные каналы имеют русла правильной формы устроенные в грунте (выемка, насыпь, полувыемка-полунасыпь) в которых вода имеет безнапорный характер движения.
Оросительные каналы подают воду на орошаемые массивы посредством системы каналов состоящих из магистральных, распределительных и собственно оросительных.
Вода в них может подаваться самотеком или с помощью насосов головных насосных станций.
Трассы оросительных каналов, как правило, проектируют по наиболее высоким точкам местности.
Магистральные каналы крупных оросительных систем (Каховская ОС, Северо-Крымский канал) имеют протяженность сотни километров, и расходы в головной части 250-500 л/сек.
Обводнительные каналы подают воду в безводные районы в основном для нужд животноводства.
Плотины
Плотины - качественные насыпи высотой от 3-8 м и более и длиной от нескольких десятков метров до нескольких километров.
Насыпь называется качественной, если она обладает хотя бы одним из следующих свойств: статически устойчива против действия напора воды, длительное время сохраняет проектную величину коэффициента фильтрации, в процессе эксплуатации дает осадку в пределах допустимой величины, откосы устойчивы и защищены от действия волн, льда, ветровой эррозии, имеется хорошее сопряжение с основанием и водопропускными сооружениями.
Строительным материалом для отсыпки плотин служат грунты карьеров. Карьеры закладывают в затопляемой части, т.е. со стороны верхового откоса. Транспортировку грунта осуществляют или скреперами или
Карьеры
Карьеры - концентрированные выемки по добыче строительных материалов.
Карьеры создают при строительстве насыпных дамб и плотин.
При возведении дамб карьеры закладывают со стороны верхового откоса.
разработку грунта в карьерах обычно производят одноковшовыми экскаваторами прямая лопата с погрузкой грунта в транспортные средства.
При проектировании карьеров учитывают объемы грунта находящегося в карьере и дальность его транспортировки.
Перед разработкой карьера снимают вехний слой непригодного грунта - производят вскрышу карьера.
Для удобства транспортировки грунта из карьера к месту укладки грунта прокладывают временные дороги,
Так же рекомендуем посмотреть:
-
Виды торговой мебели
Оборудование для торговли необходимо для того, чтобы осуществлять хранение и демонстрацию различного товара. -
Особенности алюминиевых и медных листов
Современная промышленность нуждается в качественных материалах, которые не будут окисляться и подойдут для штамповки любого типа. -
Использование облицовочной керамической плитки
Сегодня, пожалуй, использованием облицовочной керамической плитки уже и не удивишь совсем никого: встретить ее можно если и не в каждом доме, то в трети точно. -
Как сделать подвесной потолок в офисе
Когда на рынке появился гипсокартон, заниматься ремонтом стало проще. Раньше для отделки можно было использовать кафельную плитку, обои. -
Аренда экскаватора: особенности выбора техники и ее эксплуатации
В строительстве, при проведении дорожных работ, в процессе демонтажа зданий активно используется землеройная техника.