Фазова модель грунту. Класифiкацiя фундаментiв неглибокого закладання

Міністерство освіти і науки України

Київський національний університет будівництва і архітектури

 

 

Кафедра основ і фундаментів

 

 

 

РЕФЕРАТ

На тему:

«Фазова модель грунту. Класифiкацiя фундаментiв неглибокого закладання»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                            Виконав:

                 Дерманський В.А.

      Перевірив :

         Ращенко А.М.

 

 

 

 

 

 

КИЇВ-2014

 

Зміст

 

1. Вступ
2. Фазова модель грунту.
3. Класифiкацiя фундаментiв неглибокого закладання.
4. Список літератури.

 

1. Вступ

       Грунт являє собою ієрархічно побудовану природну систему, яка складається з морфологічних елементів різного рівня. Це природні тіла всередині грунту, які мають чіткі або дифузні границі, а також свої специфічні форму та властивості.

 Морфологічними  елементами грунту є генетичні  горизонти, структурні агрегати, новоутворення, включення і пори. Різняться вони між собою за формою і зовнішніми властивостями – морфологічними ознаками. Як ми здатні відрізняти своїх друзів з натовпу за певними морфологічними ознаками, так і грунти різняться між собою за зовнішнім виглядом, що дає унікальну можливість діагностувати напрямок грунтоутворення на рівні типу чи підтипу та класифікувати грунти без проведення лабораторних досліджень.

 Морфологічними  ознаками грунтів є форма елементів, характер їх меж, забарвлення, гранулометричний  склад, взаємне розташування й  співвідношення в просторі твердих часток і зв'язаних із ними пор, характер поверхні, щільність, твердість, деякі фізичні властивості (липкість, пластичність) тощо. Головною рисою, що їх об'єднує, є легкість у візуальному визначенні.

 Розділ  грунтознавства, який вивчає морфологічні  ознаки грунту, називається морфологією  грунтів.

 Морфологія  грунтів – це сконцентроване  відображення генезису, історії  розвитку грунту. Оскільки грунт  постійно знаходиться в процесі  розвитку, в ньому постійно проходять  зміни, в тому числі й у морфологічних ознаках. Зауважимо, що морфологічні ознаки консервативні і повільно змінюються в часі.

Морфологічна організація грунту як природного тіла складається з п'яти рівнів.

 І  рівень – грунтовий профіль, тобто вертикальна послідовність горизонтів.

II рівень – грунтові горизонти – шари, на які диференціюється вихідна материнська гірська порода (грунтоутворююча порода) у процесі педогенезу.

 Грунтовий  горизонт також не є однорідним. Він складається з морфологічних  елементів III рівня – морфонів. Це внутрішньогоризонтні морфологічні елементи, відокремлені тріщинами або натічними потоками верхнього матеріалу, який складається зі структурних відокремлень. Крім того, у ролі морфонів виступають включення й новоутворення. Однорідний грунтовий горизонт може являти собою єдиний морфон, який не поділяється на структурні відокремлення. Наприклад, суцільний глейовий горизонт (G1) не поділяється на морфони, оскільки він виступає фактично одним морфоном. Отже, виділення морфонів у межах генетичного горизонту можливе не в усіх грунтах і не в усіх горизонтах.

 На IV рівні морфологічної організації виділяються грунтові агрегати (педи, структурні відокремлення), на які грунт розпадається в межах генетичних горизонтів або їх морфонів. Грунтові агрегати можуть бути різних порядків (наприклад, брили, які складаються з крупних призм, що поділяються на горіхуваті відокремлення), проте всі вони складають один морфологічний рівень.

 Будова  педів теж дуже складна. Вони сформовані з мікроагре-гатів (мінеральних, органічних та органо-мінеральних), первинних "механічних елементів", включаючи мінеральні зерна, мікроконкреції, та з інших мікроскопічних новоутворень.

V рівень морфологічної організації грунтів – їх мікробудова, яку можна виявити та дослідити лише за допомогою мікроскопа на надтонких зрізах, шліфах. Його вивченням займається мікроморфологія грунтів. Основна особливість мікроморфології в тому, що дослідник у роботі завжди має справу з грунтом у непорушеному стані, тобто едафотоп розглядається як єдине ціле, в якому в деталях проглядаються всі складові в їх характерних формах і взаємному розташуванні. У мікроморфологічній будові немає нічого випадкового, тому мікроморфолог має змогу діагностувати початкові стадії будь-яких процесів, прояв яких на макроморфологічному рівні ще не спостерігається. За мікроморфологією майбутнє у питаннях діагностики Грунтоутворення.

Розглядаючи грунт як природне тіло, необхідно розмежовувати такі поняття:

Будова грунту – специфічне для кожного грунтового типу сполучення генетичних горизонтів, яке складає грунтовий профіль.

Складення грунту – фізичний стан грунтового матеріалу, який обумовлює взаємне розміщення та співвідношення в просторі твердих частинок.

Структурність грунту – здатність його розпадатись в природному стані при механічній дії на агрегати визначеного розміру й форми.

Структура грунту – взаємне розміщення в грунтовому тілі структурних відокремлень (агрегатів) визначеної форми та розмірів.

Склад грунту – співвідношення (масове або об'ємне) компонентів грунтового матеріалу, яке виражається у відсотках від його загальної маси чи об'єму. Розрізняють фазовий, агрегатний, мікроагрегатний, гранулометричний, мінералогічний та хімічний склад грунту.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Фазова модель грунту.

   Інжене́рна геоло́гія —галузь геології, що вивчає геологічні умови і динаміку верхніх горизонтів земної кори стосовно інженерного будівництва та господарської діяльності людини.

Вивчає прикладні питання геології, пов'язані з проектуванням, будівництвом і експлуатацією різних споруд.

Основні завдання інженерної геології:

• дослідження сучасної морфології і закономірностей формування інженерно-геологічних умов,
• прогнозування їх змін у процесі інженерно-господарської діяльності,
• інженерно-геологічне обґрунтування захисних заходів, що забезпечують раціональне освоєння територій, надр і охорону довкілля.

 

Ґрунт — це багатофазне природне тіло, речовина якого представлена такими фізичними фазами: тверда, рідка, газова та жива речовина організмів, що населяють ґрунт.

Тверда фаза ґрунту — це полідисперсна і полікомпонентна органоминеральна система, що утворює твердий каркас ґрунтового тіла. Вона формується в процесі ґрунтотворення з материнської гірської породи і в значній мірі успадкує її склад і властивості. Характеризується хімічним мінералогічним і гранулометричним складом, з одного боку, і складенням, структурою і пористістю — з іншого. Це полідисперсна й полі-компонентна система, що утворює твердий каркас грунту. Вона складається з первинних і вторинних мінералів, органічних залишків, частково розкладених і перетворених у гумус. Показниками, які характеризують тверду фазу, а як наслідок, і грунт, є гранулометричний (механічний), хімічний і мінералогічний склад, складення, структура й пористість.

 

Рідка фаза ґрунту — це вода в ґрунті, ґрунтовий розчин, що заповнює її пори. . Це динамічна фаза, яка має дуже важливе значення для грунтоутворення. Під її впливом відбуваються майже всі елементарні грунтові процеси. Г.М.Висоцький назвав грунтовий розчин "кров'ю землі". Вона заповнює весь поровий простір. Уміст і властивості грунтового розчину залежать від водно-фізичних властивостей грунту та його стану в даний момент згідно з умовами грунтового та атмосферного зволоження при даній погоді. Рідка фаза є основним фактором диференціації грунтового профілю, оскільки саме з вертикальними та горизонтальними водними потоками відбувається пересування по грунтовій товщі продуктів локального педогенезу (у вигляді суспензій та істинних чи колоїдних розчинів).

 

Газова фаза ґрунту — це повітря, що заповнює у ґрунті пори, вільні від води. Його склад істотно відрізняється від атмосферного і динамічний у часі. У зв'язку з біологічними процесами склад грунтового повітря відрізняється від атмосферного. Рідка й газова фази грунту є антагоністами, тому перебувають у динамічній рівновазі. Чим вологіший грунт, тим він менш аерований, і навпаки.

 

Жива фаза ґрунту — це організми, що його населяють і беруть участь у процесі ґрунтотворення. До них відносяться численні мікроорганізми (бактерії, актиноміцети, гриби, водорості), представники ґрунтової мікро- і мезофауни (найпростіші, комахи, черв'яки та інш.), кореневі системи рослин.

Завдяки тісному взаємозв'язку між фазами грунт функціонує як єдина система. Співвідношення між об'ємами та масами твердої, рідкої та газоподібної фаз визначає умови прояву грунтової родючості, залежить від грунтових і кліматичних умов, а також від характеру рослинного покриву. Досить впливовий і антропогенний фактор. Ідеальні екологічні умови створюються, коли об'єм твердої фази грунту складає 50%, а рідкої й газової – по 25% відповідно.

 

Гранулометричним (механічним) складом ґрунту називають масове співвідношення (відносний вміст у процентах) у його складі твердих частинок (механічних елементів) різної крупності. У вітчизняному ґрунтознавстві він визначається на основі відсоткового співвідношення у ґрунті фракцій фізичної глини (механічних елементів <0,01мм) і фізичного піску (механічних елементів >0,01мм). За класифікацією Н.А.Качинського (1958 року) виділяють пухкопіщані, зв’язнопіщані, супіщані, легкосуглинкові, середньосуглинкові, важкосуглинкові, легкоглинисті, середньоглинисті і важкоглинисті ґрунти.

Основну частку речовинного складу мінеральних ґрунтів утворюють первинні (переважно кварц, польові шпати, слюди), а також вторинні мінерали (глинисті, оксиди і гідрооксиди, мінерали-солі), що успадковуються ґрунтом від ґрунтотворної породи, утворюються в процесі вивітрювання і ґрунтотворення. Особливу роль відіграють тонкодисперсні (<0,001 мм) глинисті мінерали (груп каолініту, гідрослюд, монтморилоніту, змішаношаруватих), що визначають важливі властивості ґрунтів: водно-фізичні, фізико-механічні, вбирну здатність ґрунту, наявність елементів живлення рослин

Органічна речовина ґрунтів — це сукупність живої біомаси, органічних решток рослин, тварин, мікроорганізмів, продуктів їх метаболізму, а також специфічних новоутворених органічних речовин — гумусу.

Гумус ґрунту — це складний комплекс органічних сполук, що включає:

Неспецифічні органічні сполуки індивідуальної природи (притаманні не тільки ґрунтам).

У процесі трансформації решток організмів органічна речовина ґрунту збагачується азотовмісними речовинами (білками та амінокислотами), вуглеводами — моносахаридами (глюкоза, фруктоза, маноза, галактоза та інш.) і полісахаридами (крохмаль, целюлоза та інш.), гетерополісахаридами (камеді, слизи і пектинові речовини), ліпідами, ароматичними сполуками та їх похідними.

Власне гумусові речовини як специфічний комплекс органічних сполук.

Гумусові речовини специфічної природи являють собою гетерогенну полідисперсну систему високомолекулярних азотовмісних ароматичних сполук кислотної природи. Вони представлені гуміновими кислотами, фульвокислотами і залишком, що не гідролізується або гуміном. Гумінові кислоти добре розчиняються в лужних розчинах, слабо розчиняються у воді і не розчиняються в кислотах, мають темно-коричневий або чорний колір. Фульвокислоти — група гумусових кислот, що залишається в розчині після осадження гумінових кислот; відрізняються світлим забарвленням, розчинністю в кислотах, більшою гідрофільністю і здатністю до кислотного гідролізу.

Першу групу складають солі органічних неспецифічних кислот (оцтової, щавлевої, мурашиної, лимонної та інших) і гумусових специфічних кислот з катіонами лужних і лужноземельних металів. Другу групу утворюють комплексні солі, які синтезуються при взаємодії неспецифічних органічних кислот і гумусових кислот з полівалентними металами (залізом, алюмінієм, міддю, цинком, нікелем). Третю групу складають адсорбційні органо-мінеральні з'єднання — Al-Fe-гумусові, а також глинисто-гумусові комплекси.

Гумус — найважливіша складова органічної речовини ґрунту, яка визначає його родючість. Екологічна роль органічних речовин у житті ґрунту визначається тим, що: 1) органічні речовини — один із найважливіших факторів вивітрювання гірських порід та процесів руйнування мінеральної частини ґрунту; 2) вони є джерелом поживних речовин для рослин; 3) органічні речовини відіграють важливу роль в утворенні структури ґрунту; 4) органічні речовини мають безпосередній вплив на рослину, сприяючи її росту та розвитку.

За характерний «земляний» запах ґрунту відповідає органічна сполука геосмін, яка виробляється низкою мікроорганізмів.

 

 

 

3. Класифiкацiя фундаментiв неглибокого закладання.

Зниження матеріальних витрат і економія трудових ресурсів є однією з найбільш важливих складових ефективного будівництва.У свою чергу використання нових будівельних технологій і матеріалів при будівництві різних частин споруд дозволяє домогтися значної економії ресурсів і фінансів, знизити рудомісткість і тривалість будівництва. У даному контексті особливу важливість має ефективне зведення фундаменту становить значну частину вартості будівництва будівель. 
 Одним з найбільш оптимальних рішень цього питання є будівництво фундаменту неглибокого закладення. Останній від класичного фундаменту глибокого закладення відрізняється глибиною укладання й розташуванням теплоізоляційних матеріалів.

Технологія неглибокого закладення дозволяє заощадити до 40% вартості фундаменту.А так само на15-20% зменшити теплові втрати будівлі, а отже і витрати на опалення.Крім цього в 2-3 рази продовжується термін служби гідроізоляці їфундаменту.На додаток до цього збільшується термін служби фундаменту і підвищується захист будівлі від деформації, спричиненої силами морозного пучення грунту. 
 Глибина мелкозаглубленного стрічкового фундаменту зазвичай не перевищує 60 см з яких 20см. припадає на піщану подушку. В основі фундаменту - монолітна, армована двома поясами плита, що працює як єдине ціле.Навіть при опусканні або піднятті однієї із сторін або кута,  вся конструкція піднімається рівномірно, що не дає можливості для перекосубудови.