Перед началом строительства на выбранном участке важно провести исследование плотности грунта. Этот показатель важен так, как зная его можно спрогнозировать усадку почвы и какую нагрузку будет нести фундамент строения.
На показатель степени плотности грунта влияет степень его увлажненности, состав и внешние факторы.
Общая плотность грунта — это плотность образца грунта с естественным уровнем влажности и ненарушенным строением.
Как уже говорилось выше, общая плотность зависит от структуры изучаемых образцов. Например, самая высокая плотность присуща минеральным грунтам, к ним относятся скальные породы, состоящие из частей больших объемов. К скальным грунтам относят: гранит, серпентинит, базальт, габбро. На плотность влияет не только состав породы, но внешние факторы, например, когда в крупных кусках горных пород появляются пористость или трещины. Данные процессы негативно сказываются на уровне плотности минеральных пород.
Низкая плотность присуща почве с высоким содержанием органики. Например, торфяным породам, присуща наиболее низкая плотность и без подготовки местности, территории где преобладают подобного рода грунты, абсолютно не пригодны для строительства.
Плотность грунта меняется в зависимости от его вида. У грунтов, состоящих из отдельных частиц, которые не связанны между собой (дисперсных грунтов) плотность тем выше, чем меньше размер зерен входящих в состав грунта (например речной песок).
Плотность грунтов состоящих из крупных зерен в большей степени зависит от минералов из которых они состоят. Но даже при высокой плотности самих минералов из которых состоит грунт, его плотность может быть достаточно низкой. Это связанно с пористостью, между кусками породы есть большое количество свободного пространства с практически нулевой плотностью. Эффект будет обратным если данный вид грунта обладает высоким показателем влажности, тогда пространство между находящимися в нем частицами будет обладать большей плотностью, повышая плотность всей массы почвы.
Методы определения плотности грунта
1. Метод режущего кольца. Этот метод подходит для тех видов почвы, которые можно легко вырезать кольцом. Данные типы грунта плохо сохраняют свою форм,у или являются немного промерзшими.
Процедура измерения плотности грунта методом режущего кольца.
- Берется стальное кольцо с антикоррозийным покрытием и штангенциркулем измеряется его диаметр. Высоту замеряем линейкой и вычисляем объем.
- Внутреннею поверхность кольца покрывают вазелином или другим смазывающим веществом. Перед нанесением смазку взвешивают на аналитических весах.
- На предварительно подготовленную, ровную поверхность грунта ставят кольцо.
- Кольцо постепенно опускается.
- После того как грунт поднимается над внешним кольцом, его аккуратно убирают.
- Образовавшийся грунтовой столбик подрезают снизу кольца и закрывают дно пластиной.
- Затем кольцо, с полученным образцом почвы, помещают на весы для снятия показаний.
2. Взвешивание парафинированного образца в воде. Данный способ используют при определении плотности почвы с трудом подающейся вырезке. Это касается пылевато-глинистых и легко крошащихся видов грунта.
- С образца грунта срезаются острые углы, ему придается округлая форма.
- Получившийся шар обматывают нитью и взвешивают.
- В разогретый до 50-60 градусов парафин опускают пробу на 3-5 сек.
- После образования достаточно надежной, водонепроницаемой, парафиновой оболочки, образец взвешивается вместе с ней.
- Над чашей весов устанавливают емкость с водой, так, чтобы она не касалась чаши.
- К весам привязывают пробу грунта в оболочке из парафина, опускают ее в емкость с водой (шарик не должен касаться стенок или дна сосуда).
- Затем грунт вынимают из воды и повторно взвешивают. Разница должна быть не более 0,02 грамма. Если показатели больше, значит вода попала в грунт, и опыт следует повторить.
3. Взвешивание в нейтральной жидкости.
Данный метод используется для определения показателя плотности у мерзлых грунтов. Он проводится по тем же правилам, что и описанный выше. Разница состоит в том, что вместо воды используют керосин, лигроин либо другую нейтральную жидкость. Как и сам образец, жидкость должна быть минусовой температуры.
4. Метод замера образца правильной формы.
Этот метод хорошо подходит для измерения плотности твердых, скальных пород. Его суть заключается в том, что в твердой породе вырезают куб, правильной формы. После полученная фигура замеряется и на основании полученных данных вычисляется ее объем. Для вычисления плотности ее взвешивают, получившийся вес делят на объем.
5. Метод лунки.
Этот способ используется для определения плотности крупнообломочных и мерзлых грунтов. В изучаемой породе делают лунку с гранями 30×30×30 см. Полученный материал извлекают и взвешивают с точностью до одного грамма. После этого получившуюся лунку застилают пленкой и заполняют жидкостью. После этого пленку с водой извлекают и определяют объем жидкости. Для получения плотности грунта надо его массу разделить на объем заполнителя.
6. Радиоизотопный метод. Все предыдущие методы измеряют плотность грунта очень выборочно, в одном конкретном месте, по этой причине на одном участке делается забор нескольких образцов.
Радиоизотопный метод определяет плотность грунта непосредственно в месте его залегания, без взятия образцов.
На данный момент есть два способа радиоизотопного изучения плотности грунта.
1. Гаммаскопический метод. Этот метод подходить для изучения плотности почвы на глубине полутора двух метров. Источник излучения и детектор располагаются на поверхности грунта или параллельных скважинах.
2. Методика рассеянного гамма-излучения. При данном методе исследования источник лучей и детектор располагаются в скважинах. Данный способ измерения подходит для получения показателя плотности грунта на глубине более полутора метров.
Значение показателя плотности грунта при строительстве зданий и дорог.
При строительстве зданий и дорог, используя показатель плотности, рассчитывают предполагаемую усадку почвы. Определяют какой тип фундамента и способ строительства подходит для данного участка. Так же немаловажным фактором при строительстве является показатель того, какое давление будет оказывать грунт на стены здания. Это важно учитывать при выборе материалов строительства. Учитывая состав грунта и его плотность, уровень влажности определяется фронт работ необходимых для подготовки к застройке выбранного участка.