Техногенний грунт: класифікація і характеристики

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

Призначення штучного грунту

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

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

Інженерно-геологічні властивості грунту

Характеристики грунту визначаються складом його материнської породи або відходів, отриманих в 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 " грунти і їх класифікація». В даному документі матеріал для споруди інженерних споруд (насипів і фундаментів будівель) виділено в окремий клас.

Класифікація техногенних грунтів складається з декількох груп:

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

Також клас техногенних грунтів визначається розподілом його на типи і види. Поділяють за речовинним складом, найменуванням, впливом, походженням, умовою освіти та іншими умовами. Багато фахівців вважають, що існуюча Класифікація техногенних насипних грунтів має ряд недоліків і вимагає деяких уточнень.

Культурний шар

Культурними шарами називають утворення 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 в будівництві.

Щоб добути культурний шар, який 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 збору будівельного сміття, а також побутових і виробничих відходів. Варто врахувати, що проведення таких робіт на території старих кладовищ і скотомогильників суворо заборонено російським законодавством.

Переміщені природні освіти

Природними переміщеними утвореннями називають такі грунти, які були вилучені з місць його природного залягання, а потім піддалися частковій виробничій переробці. Даний будівельний матеріал формується з дисперсних зв`язкових і незв`язних грунтів.

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

Завдяки характеристикам міцності техногенних грунтів їх використовують для будівництва автомобільних і залізничних насипів. Також даний матеріал використовують для зведення гребель, дамб, підстав для будівля.

Особливості грунтів

До інженерно-геологічних особливостей техногенних грунтів, використовуваних в будівництві насипів і відвалів, відносять:

1. Порушення структури породи в тілі насипу в результаті зниження міцності будівельного матеріалу.
2. Фракціонування грунту і самовиполаживание укосів.
3. Зміна міцності. Опір зсуву збільшується в зв`язку з ущільненням або знижується в результаті сильного зволоження.
4. Освіта в водонасичених грунтах насипу порового тиску, в результаті якого підвищується ризик виникнення зсувів.

Залежно від літологічного складу фахівці ділять насипи 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-в нижній. Так відбувається в результаті використання різнорідних за складом будматеріалів.

Міцність грунту

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

Максимальна щільність техногенного грунту, який використовується для спорудження насипів, досягається після закінчення декількох років і залежить від виду використовуваного матеріалу. Наприклад, супіщано-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 за допомогою гідромеханізації з використанням системи трубопроводів. В процесі будівництва фахівці виконують організовані і неорганізовані намиви. Перше необхідні для інженерно-будівельних цілей. Їх споруджують вже з заздалегідь заданими властивостями. За допомогою таких споруд намивають щільні товщі піску, греблі і дамби, розраховані на середній натиск води.

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

Зведення грунтових споруд і звільнення територій гідромеханізацією включає в себе кілька етапів:

1. Гідравлічна розробка ґрунтових порід з використанням гідромоніторів та землесосних снарядів.
2. Гідротранспортування видобутого матеріалу по розподільних і магістральних трубопроводах.
3. 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 намивних грунтів визначаються їх складом і фізико-хімічною взаємодією його окремих частинок з водою. Склад техногенного грунту, який використовується в будівництві, залежить від місця його видобутку в природних умовах, а також способів робіт, пов`язаних з будівництвом і намивом 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 підстави намивного споруди, побудованого з цієї породи.

Склад намивного грунту

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

Інженери поділяють кілька стадій формування властивостей намивних грунтів:

1. Ущільнення будматеріалу, яке відбувається в результаті гравітаційного впливу на нього. Також відбувається інтенсивна водоотдача. Саме в цей період відбувається основний процес самоущільнення. Цей процес, як правило, не займає більше року.
2. Зміцнення грунту відбувається за рахунок обтиску піску. Між дрібними частинками будматеріалу підвищується динамічна стійкість. Даний процес займає від року до трьох років.
3. Стабілізаційний стан формується за рахунок утворення цементаційних 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

Всі проведені роботи при відсипанні і Намиванні грунту для подальшого будівництва споруд повинні проводитися тільки при строгому геотехнічному контролі, який здійснює досвідчений інженерний склад. Будівельний матеріал повинен бути оцінений відразу за кількома показниками, таким як ступінь однорідності насипу, вміст в 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. Освіта 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 декількома способами:

1. Ущільнювати важкою технікою (катками, трамбувальними автомобілями, вібраційними машинами).
2. Зміцнювати насип бетонними палями і плитами.
3. Посилювати конструкцію за допомогою спрямованих вибухів.
4. Виробляти глибинне зміцнення грунту.
5. 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 щодо посилення фундаменту, щоб запобігти нерівномірну деформацію бетону.