Техногенний грунт: класифікація та характеристики

Техногенні грунти – це природні ґрунти та ґрунти, які зазнали зміни і переміщення в результаті виробничої і господарської діяльності людини. Такий матеріал також називають штучним грунтом. Виготовляють його для промислових потреб, а також для благоустрою міських територій.

Призначення штучного ґрунту

Техногенні ґрунти часто використовують в якості підстави житлових, інженерних і промислових будівель. Також з цього матеріалу споруджують залізничні насипи і земляні греблі.

Як правило, обсяги будівництва на техногенних ґрунтах вимірюються сотнями мільярдів кубічних метрів.

Інженерно-геологічні властивості ґрунту

Характеристики грунту визначаються складом його материнської породи або відходів, отриманих у ході його обробки. Також інженерно-геологічні властивості техногенного грунту можна визначити характером впливу на нього людини. Щоб фахівці змогли безпомилково визначити характеристики видобутого будівельного матеріалу, був створений ГОСТ під номером 25100-95. Він називається «Ґрунти та їх класифікація». В даному документі матеріал для будівництва інженерних споруд (насипів і фундаментів будівель) виділено в окремий клас.

Класифікація техногенних грунтів складається з декількох груп:

  • 1 група: скельні, мерзлі та дисперсні. Відрізнити їх можна за характером структурних зв’язків.
  • 2 група: зв’язкові, скельні, незв’язні, не скельні та льодові. Один від одного вони відрізняються міцністю.
  • 3 група: природні утворення, які змінилися під час природного залягання в землі, а також природні переміщені освіти, змінені в результаті фізичного та фізико-хімічного впливу. Також до третьої групи фахівці відносять насипні, намивні ґрунти, які були змінені в результаті теплового впливу.

Також клас техногенних грунтів визначається діленням його на типи та види. Підрозділяють по речовинному складу, найменування, впливу, походженню, умовам освіти та іншим умовам. Багато фахівців вважають, що існуюча класифікація техногенних насипних грунтів має ряд недоліків і потребує деяких уточнень.

Культурні шари

Культурними шарами називають освіти своєрідного складу, обумовленого геологічними умовами місцевості, де залягає матеріал. Він визначається характером господарської діяльності. Такий техногенний грунт має неоднорідний склад по вертикалі і площі. У сучасному світі його активно використовують у будівництві.

Щоб добути культурний шар, що залягає на кілька сотень метрів в глибині землі, потрібно розробити спосіб інженерно-геологічного вишукування. Під час проведення таких робіт від інженерів потрібно організувати місця для збирання будівельного сміття, а також побутових і виробничих відходів. Варто врахувати, що проведення таких робіт на території старих кладовищ і скотомогильників суворо заборонено російським законодавством.

Дивіться також:  Білий Цикламен: опис сортів, особливості вирощування. Батьківщина цикламена

Невідповідні природні утворення

Природними переміщеними утвореннями називають такі грунти, які були вилучені з місць його природного залягання, а потім зазнали часткової виробничої переробки. Даний будівельний матеріал формується з дисперсних зв’язних і незв’язних грунтів.

Скельні і полускальные породи спочатку подрібнюють на верстатах, а потім переміщують їх вже як дисперсні великоуламкові грунти. Також надходять і з мерзлими гірськими породами. За способом укладання переміщені утворення поділяють на намивні і насипні. У свою чергу насипні грунти залежно від природи освіти поділяються на планомірно і непланомерно отсыпные. Також їх поділяють в залежності від застосування на будівельні та промислові.

Завдяки характеристикам міцності техногенних ґрунтів їх використовують для будівництва автомобільних і залізничних насипів. Також цей матеріал використовують для зведення гребель, дамб, підстав для будівель.

Особливості грунтів

До інженерно-геологічним особливостям техногенних ґрунтів, використовуваних в будівництві насипів і відвалів, відносять:

  • Порушення структури породи в тілі насипу в результаті зниження міцності будівельного матеріалу.
  • Фракціонування грунту і самовыполаживание укосів.
  • Зміна міцності. Опір зсуву збільшується у зв’язку з ущільненням або знижується в результаті сильного зволоження.
  • Освіта у водонасичених грунтах насипу порового тиску, в результаті якого підвищується ризик виникнення зсувів.
  • В залежності від літологічного складу фахівці ділять насипу на два види: однорідні і неоднорідні. Даний фактор мінливий і залежить від природного фракціонування даного будматеріалу в процесі відсипання. При цьому дрібні фракції зазвичай концентруються у верхній частині насипу, а великі – у нижній. Так відбувається в результаті використання різнорідних за складом будматеріалів.

    Міцність грунту

    Міцнісні характеристики насипних техногенних ґрунтів визначають, враховуючи умови формування укосів. При розрахунках стійкості насипу інженерам необхідно враховувати незавершеність ущільнення грунтової маси, яка оцінюється вже після проведення зсувних випробувань.

    Дивіться також:  Фольгований пінополістирол: поради по монтажу та огляд виробників

    Максимальна щільність техногенного ґрунту, який використовується для спорудження насипів, досягається по закінчення декількох років і залежить від виду використовуваного матеріалу. Приміром, супісчано-піщані грунти з домішками з торфу ущільнюються протягом 2-4 років з моменту завершення будівництва. Суглинки і глини досягають максимальної щільності протягом 8-12 років. Насипи з супіски і піски середньої і дрібної фракції ущільнюються протягом 2-6 років.

    Намивний грунт

    Намивний техногенний грунт створюється з допомогою гідромеханізації з використанням системи трубопроводів. В процесі будівництва фахівці виконують організовані і неорганізовані намиви. Перші необхідні для інженерно-будівельних цілей. Їх споруджують вже із заздалегідь заданими властивостями. З допомогою таких споруд намивають щільні товщі піску, греблі і дамби, розраховані на середній напір води.

    Неорганізовані намиви служать для переміщення ґрунтових порід, щоб звільнити земельну ділянку для подальшого проведення робіт, таких як видобуток природних будівельних матеріалів та інших корисних копалин.

    Зведення ґрунтових споруд та звільнення територій гидромеханизацией включає в себе кілька етапів:

  • Гідравлічна розробка ґрунтових порід з використанням гідромоніторів та землесосних снарядів.
  • Гідротранспортування видобутого матеріалу розподільними та магістральними трубопроводами.
  • Організація намиву техногенного грунту в земляні споруди або на вільні території, які повинні служити для розміщення видобутої гірської породи.
  • Властивості намивного будматеріалу

    Інженерно-геологічні властивості намитих грунтів визначаються їх складом і фізико-хімічною взаємодією окремих частинок з водою. Склад техногенного ґрунту, який використовується у будівництві, залежить від місця його видобутку в природних умовах, а також способів робіт, пов’язаних з будівництвом і намиванням даного будматеріалу.

    Властивості намивного грунту залежать насамперед від фізико-географічних факторів, таких як рельєф ділянки і клімату в місці добування будматеріалу. Також фахівці враховують стан і властивості основи намивного споруди, побудованого з цієї породи.

    Склад намивного грунту

    Склад органічних речовин у намивному грунті визначає час придбання його фізико-механічних властивостей. В процесі намиву суміш розділяється на фракції. Великі часточки концентруються здебільшого біля випуску гідросуміші, в тому місці, де сформована приоткосная зона. Тонкопесчаные частинки розташовуються в проміжній зоні, а тонкі, що складаються в основному з глини, формують прудковую зону.

    Дивіться також:  Як переклеїти шпалери з натяжною стелею: порядок робіт і технологія обклеювання

    Інженери розділяють кілька стадій формування властивостей намитих грунтів:

  • Ущільнення матеріалу, яке відбувається в результаті гравітаційного впливу на нього. Також відбувається інтенсивна водовіддача. Саме в цей період відбувається основний процес самоущільнення. Цей процес, як правило, не займає більше року.
  • Зміцнення грунту відбувається за рахунок обтиснення піску. Між дрібними частинками матеріалу підвищується динамічна стійкість. Даний процес займає від року до трьох років.
  • Стабілізаційна стан формується за рахунок утворення цементационных зв’язків, яким не страшні водяні потоки. На заключній стадії даного процесу намивні піски значно зміцнені. Тривалість стабілізації споруди досягається протягом десяти років і більше.
  • Будівництво будівель на техногенному грунті

    Усі проведені роботи при відсипанні і намиві грунту для подальшого будівництва споруд повинні проводитися тільки при строгому геотехническом контроль, який здійснює досвідчений інженерний склад. Будівельний матеріал повинен бути оцінений відразу за кількома показниками, таким як ступінь однорідності насипу, вміст у ньому органічних речовин, фізико-механічні властивості та інше. Також інженерам-геологам необхідно з’ясувати здатність грунту генерувати різні гази, наприклад метан, а також діоксид вуглецю. Утворення цих речовин відбувається в результаті розкладання органічних речовин.

    Якщо з’ясується, що насип не має достатньої міцності, яка потрібна для подальшого будівництва, побудований об’єкт необхідно допрацьовувати кількома способами:

  • Ущільнювати важкою технікою (катками, трамбувальними автомобілями, вібраційними машинами).
  • Зміцнювати насип бетонними палями і плитами.
  • Посилювати конструкцію допомогою спрямованих вибухів.
  • Проводити глибинне зміцнення грунту.
  • Прорізати споруду для її посилення за допомогою опор.
  • Якщо в місцях будівництва періодично йдуть сильні опади, будівельникам необхідно проводити конструктивні заходи, які будуть спрямовані на підвищення міцності всієї споруди, в тому числі доріг, будівель. Необхідно проводити заходи з посилення фундаменту, щоб запобігти нерівномірної деформації бетону.