Gleby jako podstawa konstrukcji

Każda konstrukcja budowlana i inżynieryjna może być wzniesiona tylko na takim fundamencie, którego wytrzymałość zapewnia ich trwałość i stabilność. Osiadanie gruntu pod fundamentami jest nieuniknione, ale nie powinno prowadzić do deformacji budynków. Nierówne osiadanie jest szczególnie niebezpieczne, powodując pęknięcia i ugięcia ścian budynków..

Na górne warstwy gleby wpływa szereg czynników fizycznych (zwilżanie i suszenie, wietrzenie, zamrażanie i rozmrażanie), które zmieniają stan gleby, jej właściwości budowlane i zmniejszają nośność. Dlatego konstrukcje budynków i budowli muszą być usytuowane na niezawodnych elementach podziemnych – fundamentach, które służą do przenoszenia obciążeń z konstrukcji na grunt znajdujący się na określonej głębokości z powierzchni ziemi..

Warstwa gruntu, która przenosi ciężar konstrukcji wraz ze wszystkimi działającymi na nią obciążeniami zewnętrznymi, nazywana jest podstawą konstrukcji.
Wyróżnia się fundamenty: a) naturalne, gdy grunt pod fundamentem pozostaje w stanie naturalnym, b) sztuczny, gdy z powodu niewystarczającej wytrzymałości gruntu podejmowane są działania mające na celu zwiększenie jego nośności.

Gleby: rodzaje i właściwości

Ze względu na walory budowlane gleby dzieli się na skaliste, gruboziarniste, piaszczyste i gliniaste (w tym iły lessopodobne).
Skalisty, i gleby grube w praktyce budowlanej są bardzo rzadkie. Większość gleb to skały magmowe, metamorficzne i osadowe o sztywnym wiązaniu między ziarnami (lutowane i cementowane), występujące w postaci masywu stałego lub warstwy spękanej. Takie gleby służą jako niezawodny fundament budynków, pod warunkiem, że warstwa gleby pod skałą jest całkowicie stabilna i nie jest wymywana przez wodę. Główne gleby na naszych budowach to piaszczyste, gliniaste i ich odmiany.

Gleby piaszczyste – produkt zniszczenia skał. Piaski mają charakterystyczną zdolność płynięcia, ponieważ nie ma spójności między poszczególnymi ziarnami. Dzięki temu gleba piaszczysta ma dobrą przepuszczalność wody i nie pęcznieje podczas zamarzania..
W zależności od uziarnienia piaski są żwirowe (25% ziaren jest większych niż 2 mm), duże, średniej wielkości (50% masy ziaren jest większych niż 0,25 mm), małe i muliste.
Czysty na sucho (szczególnie gruboziarnisty) piasek kwarcowy może wytrzymać duże obciążenia i jest niezawodną podstawą konstrukcji. Drobny piasek, upłynniony wodą, zwłaszcza z domieszkami gliny i mułu, jest zawodnym podłożem.

Gleby gliniaste powstały w wyniku procesów fizykochemicznych, które zaszły podczas niszczenia skał. Ich charakterystyczną właściwością jest przyleganie do siebie najmniejszych cząstek gleby. Gleby gliniaste ze względu na swoją nieprzepuszczalność zawsze zawierają wodę (od 3 do 60%, zwykle od 12 do 20%). Kiedy wilgoć zamarza, zwiększanie objętości gleby gliniastej powoduje jej silne falowanie.
Suche, gęsto upakowane gleby gliniaste o dużej grubości warstwy mogą wytrzymać znaczne obciążenia konstrukcji, jeśli pod nimi znajdują się stabilne warstwy.

Najczęstsze gleby piaszczyste i gliniaste fundamentów są bardzo zróżnicowane zarówno pod względem wielkości cząstek, jak i właściwości fizycznych i mechanicznych..
Gleby, w których cząstki gliny o wielkości poniżej 0,005 mm zawierają się w przedziale od 10 do 30%, nazywane są glinami; o zawartości do 10% cząstek gliny, gleby nazywane są glinami piaszczystymi.

Specyficzne właściwości mają glina lessowa, zawierające znaczną ilość pylistych cząstek (0,005-0,05 mm) oraz wapieni rozpuszczalnych w wodzie itp. W stanie suchym takie gleby mają znaczną wytrzymałość, ale po zwilżeniu zmiękczają i silnie się kompresują. W efekcie dochodzi do znacznych opadów atmosferycznych, poważnych zniekształceń, a nawet zniszczenia budowanych na nim konstrukcji, zwłaszcza z cegieł.

Aby więc gleby lessopodobne służyły jako niezawodne podłoże dla konstrukcji, konieczne jest całkowite wyeliminowanie możliwości ich namaczania. Aby to zrobić, konieczne jest dokładne przestudiowanie reżimu wód gruntowych i horyzontów ich wyższego i niższego stanu.

Badanie geologiczne terenu budowy

W celu uzyskania danych charakteryzujących skład i właściwości gleb stanowiących podłoże i warstwy podległe przeprowadza się badania geotechniczne i hydrogeologiczne. W tym celu na planowanym do zagospodarowania terenie w kilku punktach na obwodzie fundamentu układany jest system odwiertów i dołów, z których pobierane są próbki gleby. Studzienka jest studnią okrągłą lub prostokątną, której ściany w gruncie piaszczystym i sypkim są wzmocnione płytami i deskami w celu ochrony przed zawaleniem. Wiercenie studni odbywa się za pomocą narzędzia wiertniczego, zanurzonego w ziemi za pomocą uderzeń lub obrotu.
W okresie wiercenia studni lub otwierania otworu prowadzi się dziennik, zgodnie z zapisami, w których tworzą one sekcje geologiczne gleby i oceniają podsypkę warstw leżących poniżej, ich miąższość i poziom wód gruntowych. Na podstawie tych danych i próbek niezakłóconej struktury pobranych w wyrobiskach, w specjalnych laboratoriach określa się właściwości fizyczne i mechaniczne gruntów fundamentowych oraz reżim hydrogeologiczny stanowiska.