Элювиальными відкладеннями називають масиви уламків, що утворюються в результаті фізичного та хімічного руйнування гірських порід. Такі пласти на території Росії зустрічаються практично повсюдно. Будівництво на элювиальных грунтах різного роду будівель і споруд має, звичайно ж, деякі свої особливості.
Що собою являють
В геології та будівництві грунти цього типу відносять переважно до категорії малопрочных. Лише деякі з них, що мають особливу будову, можуть вважатися пластами середньої міцності або міцними. У нас в країні навіть приватникам, не кажучи вже про великих компаніях, часто доводиться зводити різні будівлі саме на элювиальных грунтах. Що це за пласти і як вони виглядають?
Утворюються такі грунти з-за розущільнення, розтріскування, подрібнення і разламывания гірських порід. Геологічні процеси цього типу за часом зазвичай тривають дуже довго. При цьому, власне, сам элювиальный шар у ході вивітрювання утворюють, звичайно ж, тільки уламки, що залишилися на місці, над материнською породою. Тобто масиви цього типу утворюються осколками, які з часом не були забрані водою або вітрами. Грубо кажучи, грунти цього типу можна назвати корою вивітрювання.
Потужність елювіальні пласти можуть мати від одного до декількох десятків метрів. Найчастіше грунти цього типу залягають:
- на пологих схилах;
- плоских і низьких вододілах;
- в долинах річок.
Будова такі відклади мають складне і складаються в основному з незв’язаних глинистих і пухких, наприклад пісків, щебеню, дресви, порід. На фото на сторінці можна бачити, як може виглядати элювиальный грунт. Прикладів таких ділянок на території нашої країни є безліч. У Росії грунти цього різновиду найчастіше зустрічаються в Сибіру, на Уралі, в Карелії.
Особливості
Будівництво на таких ґрунтах — процедура досить складна і вимагає правильного підходу. Наслідком порушення технологій зведення будівель і споруд на підставах такого типу можуть стати перекоси, розтріскування огороджувальних конструкцій або навіть їх обвалення.
Особливостями элювиальных грунтів, осложняющими будівництво на них, є:
- неоднорідність по глибині;
- різкі відмінності міцнісних і деформаційних характеристик в різних місцях;
- можливість зниження міцності і навіть переходу в плывунное стан в районі виритих під фундамент котлованів і траншей;
- схильність до набухання і пученію;
- наявність ділянок з підвищеною кислотністю.
Як проводять оцінку
Перед початком зведення будівлі чи споруди на таких пластах, звичайно ж, в обов’язковому порядку проводять геологічні вишукування. В першу чергу при цьому фахівці виявляють петрографічний склад материнської породи і її генетичний вид. Також геологи при проведенні досліджень визначають на таких ділянках:
- профіль і структуру кори вивітрювання;
- тріщинуватість, ступінь шаруватості і сланцеватость шару;
- наявність кишень і мов вивітрювання;
- кількість, розміри і форму великих уламків;
- наявність та розташування елементів простягання й падіння;
- зміна властивостей і складу по вертикалі.
Які можуть мати ознаки
Елювіальні грунти — це пласти, при оцінці стану та ступеня придатності яких до будівництва зазвичай звертають увагу:
- на коефіцієнт выветрелости (Kwr);
- коефіцієнт швидкості вивітрювання (Kcb);
- опір одноосному стиску (Rc);
- коефіцієнт размягчаемости у воді (Ksop).
Перший показник при цьому визначають як відношення щільності елювію до щільності материнської породи. При визначенні Kcb показник обсягу вивітрених порід поділяють на площу шару. Ksop визначають як відношення межі міцності ґрунту в зонах стиснення зразків в повітряно-сухому і водонасиченому стані. У цьому плані, у свою чергу, розрізняють ґрунти:
- размягчаемые з Ksop менше 0,75;
- неразмягчаемые з Ksop більше 0,75.
Також при оцінці стану ґрунтів геологи виділяють в них зони з різними властивостями і складом, а також роблять прогнози інтенсивності і швидкості процесів вивітрювання при копанні котлованів і виїмок.
Зони грунтів
Залежно від особливостей материнської породи, мінералогічного складу та геохімічних процесів, элювиальный шар зверху вниз може бути представлений такими зонами:
- дисперсної глинистої, піщаної або пилувато-глинистої;
- уламковій з дресвянистыми, дресвяно-щебеночными або крупнообломочными утвореннями з пилувато-глинистих або піщаних наповнювачем;
- глыбовой, що залягає у вигляді масиву з безсистемно розташованими тріщинами і іноді з мелкообломочным заповнювачем;
- тріщинуватої зони, що представляє собою суцільний скельний масив в стадії початкового вивітрювання.
У багатьох випадках елювіальні ґрунти відносять саме до малопрочным. Однак у деяких районах, наприклад на Уралі, в їх інженерно-геологічному розрізі можуть бути присутніми шари, які можна віднести за їх формальними характеристиками до полускальным або навіть скельним, проте володіє помітною стисливістю.
Види за ступенем выветрелости
За цим показником розрізняються елювіальні грунти:
- невыветрелые;
- слабовыветрелые;
- выветрелые;
- сильновыветрелые, або рыхляки.
Класифікація элювиев за цим показником відповідає поділу скельних грунтів в плані одноосного стиснення у водонасиченому стані за ГОСТ 25100-82:
- невыветрелые елювії можуть бути віднесені до міцних і дуже міцних грунтах (500 кгс/см2);
- слабовыветрелые — до підстав середньої міцності (150 кгс/см2);
- выветрелые — до малопрочным (50 кгс/см2);
- рыхляки — до ґрунтів з пониженою і низькою міцністю (10 кгс/см2).
Звичайно ж, елювіальні грунти, залежно від ступеня выветрелости, мають неоднакові фізичні характеристики. З ними можна ознайомитися в таблиці.
Різновид | Фізичні властивості | |||
Щільність в заляганні (y) (г/см3) | Коефіцієнт пористості (е) | Межа міцності у водонасиченому стані МПа (кгс/см2) | Особливості взаємодії з водою | |
Слабоветрелые (0,9≤Кпс<1) | Більше 2,7 | Менше 0,1 | Більше 15 (150) | Неразмягчаемые |
Выветрелые (0,8≤Квс<0,9) | 2,5≤γ≤2,7 | 0,1≤е≤0,2 | 50≤Rc≤150 | Практично неразмягчаемые |
Сильновыветрелые (Кпс<0,8) | 2,2≤γ≤2,5 | Більше 0,2 | Менше 50 (50) | Размягчаемые |
Як грунт веде себе в котловані
Будь-які споруди, в тому числі і на глинистих або щебенистих элювиальных грунтах, зводяться, звичайно ж, на фундаментах. Типів таких опор під огороджувальні конструкції будівель може використовуватися кілька:
- стрічкові;
- плиткові;
- стовпчасті;
- пальові.
Найчастіше на таких грунтах облаштовують пальові фундаменти, прошивающие нестабільний шар наскрізь. Також будівлі на таких ділянках можуть зводитися на суцільний плиті. У цьому випадку споруда в подальшому деформується як єдине ціле, а отже, його огороджувальних конструкціях не виникають тріщини.
Фундаменти на элювиальных грунтах можуть закладатися в деяких випадках і стрічкові або стовпчасті з ростверком. Такі опорні основи при зведенні на ділянках цього типу ретельно, з дотриманням усіх належних технологій, армуються.
У будь-якому випадку під фундаменти, в тому числі і на элювиях, попередньо викопуються котловани або траншеї. Далі в опалубці заливається, власне, сама опорна конструкція.
Механічні властивості елювію, як вже згадувалося, у відкритому котловані під час будівництва можуть значно змінюватися. При виконанні будівельних робіт в ґрунтів цього типу:
- збільшуються дисперсність і деформативність;
- знижується міцність на глибину до 1 м.
Стабілізація елювію настає зазвичай тільки приблизно через 1-2 місяці після викопування котловану і заливки підстави будівлі.
Найбільше під час копання ям і траншей послаблюються прочноструктурные глинисті і великоуламкові ділянки. Особливо сильно змінюють свої властивості при цьому скам’янілі глини і пилуваті ґрунти. Під дією води і коливань температур зі стійкого такі масиви переходять в текучий стан, минаючи пластичне.
Оцінка стійкості в котлованах
Те, яким чином буде знижуватися міцність элювиального ґрунту в траншеї або ями, геологи визначають по зміні його характеристик в період вивітрювання, а також по зміні значень щільності, інтенсивності розпаду, коефіцієнта водопоглинання взятих на місці майбутнього будівництва зразків (у вигляді уламків і брил).
За очікуваний період оцінку стійкості елювію на місці будівництва до додаткового атмосферного вивітрюванню при розтині роблять шляхом визначення:
- швидкості зниження потрібного параметра ступеня выветрелости А за період часу t: (A1 — A2)/t;
- ступеня зниження параметра А: (А1 — А2)/А1;
- загального кількісного зниження параметра А за весь період t: (А1 — А2).
Визначають кількісні значення параметра А через задані проміжки часу t, встановлені з урахуванням термінів будівництва, а також конкретних особливостей району. Ці ж фактори впливають і на вибір максимально допустимого часу перебування элювиального грунту у відкритому стані.
Заходи по запобіганню руйнування при ритті котлованів
Щоб у елювію не погіршилися характеристики, при початку будівництва будівлі або споруди повинні прийматися, звичайно ж, певні заходи. За правилами, наприклад, при облаштуванні фундаментів у даному випадку нормативи не допускають робити перерв. Також на майданчику перед риттям котловану повинні бути проведені водозахисні заходи.
Товщина недоборів у элювиях, за правилами ГОСТ і СНиП, не повинна бути менше:
- 0,3 м — в пилуватих і глинистих пластах;
- 0,1-0,2 м — в інших.
Іноді в ґрунтах цього типу зустрічаються досить великі ділянки вуглистих або сжатистых прошарків, виходять на рівень підошви фундаменту. В цьому випадку величина недобору повинна бути дорівнює 0,8 м. Захисний шар при розробці котловану до проектної глибини в подальшому, згідно з існуючими нормативами, може виконуватися грунтом з порушеною структурою шляхом його ущільнення трамбівками або котками.
Які заходи можуть прийматися при зведенні будівель
Будівництво на элювиальных грунтах різного роду споруд повинно здійснюватися з дотриманням певних правил. Для того щоб зведена конструкція була безпечною в експлуатації і мала довгий термін служби, заходи в даному випадку зазвичай виконуються наступні:
- Пристрій під фундаментами розподіляють і амортизаційних подушок з піску, гравію, щебеню та інших подібних порід.
- Закріплення самих элювиальных ґрунтів, наприклад, шляхом їх цементування, битумизации або глинизации.
- Заміна наявних на ділянці кишень і гнізд вивітрювання крупнообломочным або піщаним ґрунтом.
- Глибока закладення фундаментів з прорезкой элювиального ґрунту на всю глибину.
Додаткові заходи
Також для поліпшення несучої здатності таких пластів будівельний майданчик захищають усіма можливими способами від атмосферних вод. Особливістю будівництва на элювиальных грунтах будівель і споруд є також те, що в котлованах під фундаменти в даному випадку зазвичай використовується велика кількість гідроізоляційних матеріалів. Прокладка стінок і дна ям і траншей на таких ділянках дозволяє захистити підземну частину опор будівель від впливу грунтової кислотного середовища.
Вимощення споруд при будівництві на грунтах цього типу зазвичай роблять як можна більш широкими. При цьому при заливці таких захисних стрічок також в обов’язковому порядку використовують гидроизолятционные матеріали, укладаючи їх або товстим шаром (глину) або ж в декілька аркушів (руберойд).
