К специфическим свойствам относят просадочность, набухание, давление набухания, усадку, морозное пучение и другие характеристики, способные существенно влиять на работу грунтового основания. Такие свойства нельзя оценивать только по внешнему виду или стандартному описанию грунта — для получения количественных показателей необходимо проведение лабораторных испытаний.

Результаты исследований используются при выборе конструктивных решений, расчёте оснований и фундаментов, оценке возможных деформаций и прогнозировании поведения грунта при строительстве и последующей эксплуатации объекта.

Исследование специфических свойств обычно выполняется в составе инженерно-геологических изысканий и дополняет определение физических и механических характеристик грунтов.

Какие свойства грунтов относят к специфическим

Специфическими называют свойства, которые особенно заметно проявляются при изменении условий залегания и внешнего воздействия на грунт. Например, при дополнительном увлажнении грунт может уменьшаться или увеличиваться в объёме, а при промерзании — создавать дополнительные силы воздействия на фундамент.

Перечень определяемых характеристик зависит от разновидности грунта, геологических условий участка и задач проектирования.

Когда необходимо исследовать специфические свойства грунтов

Необходимость дополнительных испытаний возникает в тех случаях, когда в инженерно-геологическом разрезе присутствуют грунты, свойства которых могут существенно изменяться под действием воды, температуры или нагрузки.

Исследования особенно важны при строительстве на просадочных и набухающих грунтах, а также при наличии условий для сезонного промерзания и изменения уровня подземных вод.

Определение специфических характеристик может потребоваться:

• при проектировании зданий и сооружений на просадочных грунтах;
• при наличии глинистых грунтов, склонных к набуханию;
• при возможном подтоплении или замачивании основания;
• при существенных сезонных изменениях влажности грунта;
• при проектировании объектов в зоне сезонного промерзания;
• при строительстве автомобильных дорог и земляных сооружений;
• при реконструкции объектов, если имеются признаки деформации основания;
• при необходимости уточнения характеристик грунтов для инженерных расчётов.

Состав исследований определяется с учётом технического задания, характеристик обнаруженных грунтов и требований нормативной документации.

Просадочность грунта

Просадочность — способность некоторых грунтов дополнительно уменьшаться в объёме при замачивании под действием внешней нагрузки или собственного веса.

До увлажнения такой грунт может сохранять достаточно устойчивую структуру. После поступления воды связи между частицами ослабевают, структура изменяется, и возникает дополнительная вертикальная деформация.

Для проектировщика важно не только установить сам факт наличия просадочных свойств, но и получить их количественные характеристики. Они позволяют оценить возможную величину деформаций и определить, необходимо ли предусматривать специальные конструктивные или инженерные мероприятия.

Определение относительной просадочности

При лабораторном испытании исследуется изменение высоты образца грунта при заданном вертикальном давлении и последующем замачивании.

Образец ненарушенного сложения помещается в компрессионный прибор. После приложения установленной нагрузки фиксируется его деформация. Затем грунт замачивается, и измеряется дополнительное изменение высоты образца.

На основании полученных измерений рассчитывается относительная деформация просадочности. В зависимости от программы исследований могут применяться различные схемы испытания.

ГОСТ 23161-2012 предусматривает лабораторное определение характеристик просадочности грунтов и устанавливает методы определения относительной просадочности, начального просадочного давления и начальной просадочной влажности. :contentReference[oaicite:1]{index=1}

Определение начального просадочного давления

Начальное просадочное давление характеризует уровень давления, начиная с которого при замачивании грунта проявляется просадочная деформация.

Для его определения анализируется изменение относительной просадочности при различных уровнях нагрузки. Полученный показатель позволяет оценить, при каких условиях грунт начинает проявлять опасные для сооружения свойства.

Этот параметр важен при сопоставлении фактических и проектных нагрузок на основание. Если рабочие напряжения оказываются в диапазоне, при котором возможно проявление просадочности, необходимо учитывать это при проектировании.

Определение начальной просадочной влажности

Для некоторых инженерных задач необходимо определить влажность, при которой грунт начинает проявлять просадочные свойства при заданном давлении.

Показатель помогает оценить возможное изменение поведения основания при увеличении влажности, например при подъёме уровня подземных вод, утечках из коммуникаций или изменении условий поверхностного стока.

Набухание грунтов

Набухание представляет собой увеличение объёма грунта при взаимодействии с водой или растворами. Наиболее характерно такое поведение для отдельных разновидностей глинистых грунтов.

Интенсивность процесса зависит от минерального и гранулометрического состава, природной влажности, плотности, структуры грунта, величины внешней нагрузки и состава взаимодействующей жидкости.

В инженерных условиях набухание может приводить к подъёму основания, неравномерным перемещениям фундаментов и дополнительным усилиям в конструкциях.

СП 449.1325800.2019 специально регламентирует инженерные изыскания в районах распространения набухающих грунтов и предусматривает определение их специфических характеристик. :contentReference[oaicite:2]{index=2}

Определение относительного набухания

При испытании определяется изменение размеров образца после его взаимодействия с водой при заданных условиях.

Образец устанавливается в прибор, к нему прикладывается требуемая нагрузка, после чего обеспечивается поступление жидкости. В процессе испытания фиксируется изменение вертикальной деформации.

По результатам определяется относительная деформация набухания. В зависимости от задачи может исследоваться свободное набухание или изменение объёма при заданном внешнем давлении.

Определение давления набухания

Если грунту не дать свободно увеличиваться в объёме при увлажнении, в нём возникает давление набухания.

В лабораторных условиях определяют давление, которое необходимо приложить к образцу, чтобы исключить его вертикальное расширение при насыщении водой.

Полученное значение используется при оценке возможного воздействия грунта на фундаменты, стены подземных сооружений и другие конструкции.

Для набухающих грунтов нормативные документы также предусматривают определение влажности после набухания, относительной деформации набухания и характеристик усадки. :contentReference[oaicite:3]{index=3}

Усадка грунта

Усадка — процесс уменьшения размеров грунта при потере влаги. Он характерен прежде всего для связных грунтов, свойства которых значительно меняются при изменении водного режима.

В природных условиях чередование увлажнения и высыхания может сопровождаться образованием усадочных трещин. Изменение объёма грунтового массива способно вызывать неравномерные деформации основания.

При лабораторных исследованиях могут определяться относительная деформация усадки и влажность на пределе усадки. Эти данные используются совместно с другими характеристиками для оценки поведения набухающих и усадочных грунтов.

Морозное пучение грунтов

Морозное пучение возникает при промерзании влажного грунта и связано не только с замерзанием воды в порах, но и с перераспределением влаги в промерзающей толще.

При неблагоприятных условиях объём грунта увеличивается, что приводит к вертикальным перемещениям основания и возникновению дополнительных нагрузок на конструкции.

Особое значение морозное пучение имеет для фундаментов мелкого заложения, автомобильных дорог, площадок, трубопроводов и других сооружений, находящихся в зоне сезонного промерзания.

На сайте РАДО данное направление вынесено в отдельную услугу — испытание грунтов на морозное пучение.

Связь специфических свойств с физическими характеристиками грунта

Специфические свойства нельзя рассматривать отдельно от базовых физических характеристик. Например, способность глинистого грунта к набуханию зависит от его состава, влажности, плотности и состояния.

Поэтому перед проведением специальных испытаний или одновременно с ними может потребоваться определение влажности, плотности, гранулометрического состава, границ пластичности и других характеристик.

Подробнее методы определения этих показателей рассмотрены на странице исследования физических свойств грунтов.

Связь специфических и механических свойств

При изменении влажности грунта меняются не только его объёмные характеристики, но и прочность и деформируемость.

Например, при исследовании набухающих грунтов может потребоваться определение прочностных и деформационных характеристик как при природной влажности, так и после водонасыщения и завершения процесса набухания.

СП 449.1325800.2019 предусматривает определение таких характеристик набухающих грунтов методами одноплоскостного среза и трёхосного сжатия при различных состояниях образца. :contentReference[oaicite:4]{index=4}

Дополнительную информацию можно получить на странице исследования механических свойств грунтов.

Нормативные документы

Испытания специфических свойств грунтов выполняются по нормативным методикам. Конкретный перечень документов зависит от вида грунта и определяемой характеристики.

Для отдельных видов исследований применяются дополнительные стандарты и методики. Состав нормативной базы определяется по конкретной задаче и характеристикам исследуемого грунта.

Как проходит исследование специфических свойств грунтов

Лабораторные испытания выполняются поэтапно. Последовательность работ зависит от определяемого показателя, но общий порядок включает несколько основных стадий.

1. Определение задач исследования — устанавливаются свойства грунта, которые необходимо получить для инженерно-геологической оценки и проектирования.
2. Приём и регистрация образцов — лаборатория принимает образцы и проверяет их состояние и пригодность для выбранного вида испытания.
3. Подготовка образцов — образец подготавливается в соответствии с требованиями нормативной методики.
4. Создание условий испытания — устанавливается необходимая нагрузка, режим увлажнения, насыщения или другой предусмотренный методикой режим.
5. Проведение измерений — фиксируются перемещения, деформации, нагрузки, влажность и другие необходимые параметры.
6. Расчёт характеристик — исходные измерения обрабатываются по формулам и требованиям соответствующего стандарта.
7. Оформление результатов — полученные значения включаются в материалы лабораторных исследований и используются при инженерно-геологической интерпретации.

Требования к образцам грунта

Качество образцов напрямую влияет на достоверность результатов. Для определения многих специфических характеристик необходимо сохранить природное сложение грунта, поскольку нарушение структуры может изменить его деформационное поведение.

Образцы должны быть правильно отобраны, маркированы, упакованы и транспортированы в лабораторию с сохранением характеристик, имеющих значение для испытания.

Особенно важно сохранить природную структуру и влажность при исследованиях просадочности и набухания. Требования к виду и количеству образцов определяются программой работ и применяемой нормативной методикой.

Оборудование лаборатории

Для определения специфических свойств применяются специализированные приборы и измерительное оборудование, позволяющие создавать заданную нагрузку, контролировать изменение размеров образца и обеспечивать предусмотренные методикой условия увлажнения.

В зависимости от вида испытания используются:

• компрессионные приборы для испытаний грунта под вертикальной нагрузкой;
• устройства для насыщения и замачивания образцов;
• измерительные устройства для регистрации вертикальных деформаций;
• лабораторные весы для определения массы образцов;
• сушильное оборудование для подготовки и определения влажности;
• оборудование для определения физических характеристик грунта;
• сдвиговые и трёхосные приборы при необходимости дополнительного определения прочностных и деформационных характеристик.

На отдельной странице исследования механических свойств РАДО указывает использование автоматизированного комплекса «АСИС», включающего приборы трёхосного сжатия, компрессионные и сдвиговые приборы. При комплексной программе исследований это оборудование может использоваться для получения связанных механических характеристик грунтов. :contentReference[oaicite:5]{index=5}

Что получает заказчик

По итогам лабораторных испытаний заказчик получает количественные значения характеристик, предусмотренных программой исследования.

В зависимости от поставленной задачи результатами могут быть:

• относительная деформация просадочности;
• начальное просадочное давление;
• начальная просадочная влажность;
• относительная деформация набухания;
• давление набухания;
• влажность после набухания;
• характеристики усадки;
• другие показатели, предусмотренные программой испытаний.

Эти данные используются при подготовке технического отчёта по инженерно-геологическим изысканиям и дальнейшем проектировании оснований, фундаментов и защитных мероприятий.

От чего зависит состав исследований

Универсального перечня испытаний для всех объектов не существует. Необходимость определения той или иной специфической характеристики устанавливается после анализа инженерно-геологических условий.

При выборе методов учитываются:

• генезис и разновидность грунта;
• его физическое состояние;
• глубина и условия залегания;
• наличие просадочных или набухающих грунтов;
• возможность замачивания основания;
• глубина сезонного промерзания;
• условия эксплуатации проектируемого объекта;
• проектные нагрузки;
• требования технического задания и нормативной документации.

Почему нельзя ограничиваться только физическими свойствами грунта

Стандартные физические характеристики позволяют классифицировать грунт и оценить его состояние, однако они не всегда дают полное представление о том, как основание поведёт себя при изменении внешних условий.

Например, два глинистых грунта с близкими показателями влажности и плотности могут по-разному реагировать на дополнительное увлажнение. Один грунт может сохранять объём, другой — значительно набухать или проявлять просадочные деформации.

Поэтому при наличии соответствующих инженерно-геологических условий стандартный комплекс физических и механических испытаний дополняется исследованиями специфических свойств.

Общее описание основных методов можно также посмотреть в статье «Исследование грунтов: методы и виды».

Стоимость исследования специфических свойств грунтов

Стоимость лабораторных испытаний зависит от вида определяемой характеристики, количества образцов, состояния грунта, состава программы исследований и необходимости выполнения дополнительных физических или механических испытаний.

Для точного расчёта необходимо предоставить техническое задание либо информацию о требуемых характеристиках и количестве образцов. Специалисты лаборатории определят необходимый состав испытаний и подготовят расчёт стоимости.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Смежные исследования

• Исследование грунтов: методы и виды;
• Исследование физических свойств грунтов;
• Исследование механических свойств грунтов;
• Испытание грунтов на морозное пучение;
• Инженерно-геологические изыскания.