Загальні уявлення про ґрунти та механіку ґрунтів та основи будівельного ґрунтознавства

1.1. Механіка ґрунтів як теоретична основа проектування основ. Історичний огляд розвитку дисципліни. Основні поняття та визначення

Розділ «Механіка ґрунтів» є теоретичною базою розділу «Підстави та фундаменти», в якому питання фундаментобудування розглядаються на основі основних закономірностей та особливостей інженерно-геологічних та гідрологічних умов будівельного майданчика та його оточення. Зазначені закономірності та особливості становлять предмет вивчення спецкурсу «Інженерна геологія».

Механіка ґрунтів – розділ механіки сипучих середовищ, що вивчає напружено-деформовані стани, умови міцності та стійкості, а також зміни властивостей ґрунтів під впливом зовнішніх (механічних) впливів.Механіка ґрунтів є механіка природних дисперсних (дрібно роздроблених) матеріалів і становить частину загальної геомеханіки.

Остання включає глобальну і регіональну геодинаміку, механіку масивно-кристалічних гірських порід, механіку тріщинувато-блочних порід, механіку органо-мінеральних мас. В основу механіки ґрунтів покладено як закони теоретичної механіки абсолютно несжимаемих тіл, так і закономірності будівельної механіки деформованих тіл (закони пружності, пластичності, повзучості).

Закономірності поведінки ґрунтів також розглядаються в механіці (водопроникності, міцності, опору зсуву).

Теорія пружності
Будівельна механіка	Механіка ґрунтів	Підстави та фундаменти
Інженерна геологія	Теоретична дисципліна	Прикладна дисципліна

Грунтами називають всі пухкі гірські породи кам'яної оболонки Землі - незв'язні (сипкі) і зв'язкові (глинисті),міцність зв'язків яких набагато менше міцності самих частинок.

Ґрунти можуть служити: основою будівель та споруд; середовищем для розміщення в них споруд (труб, підземних споруд, тунелів та ін.); матеріалом для споруджень (насипи, земляні греблі, сировина для виготовлення будматеріалів) (рис. 1.1).

Мал. 1.1. Використання ґрунтів: а – основа; б – середовище розміщення споруд; в – матеріал для споруд

Також ґрунт – збірна назва гірських порід (включаючи ґрунти), що залягають переважно у зоні вивітрювання земної кори та є об'єктом інженерно-будівельної діяльності людини.

Підставою називається масив ґрунту, що знаходиться безпосередньо під спорудою і поряд з ним, який деформується від зусиль, що передаються йому за допомогою фундаментів. Якщо будівельні властивості ґрунтів основи ми спеціально не покращуємо і не змінюємо, то така основа називаєтьсяприродною, на відміну відштучноїоснови, в якій будівельні властивості ґрунтів навмисно нами покращені для того, щоб зменшити стисливість ґрунтів, збільшити їх міцність та ін.

Підстави, створені штучно покладеними ґрунтами в результаті відсипання з ущільненням або намивання, також називаються штучними.

Фундаментом називається підземна або підводна частина будівлі або споруди, що служить для передачі зусиль від нього на ґрунти основи і, по можливості, більш рівномірного їх розподілу, а також зменшення величини тиску до необхідних значень.

Шар ґрунту під підошвою фундаменту називаєтьсянесучийшар ґрунту; інші шари - підстилаючі.

Механіка ґрунтів вивчає ґрунти з їх широким різноманіттям властивостей та моделі ґрунтів, наділені однимчи кількома властивостями.

Механіка ґрунтів вирішує такі завдання: визначення напруг у ґрунтовій товщі, розрахунок деформацій ґрунтів та їх розвитку в часі, визначення здатності ґрунтів та тиску ґрунтів на огородження. Крім того, вона розглядає поведінку ґрунтів при динамічних впливах (сейсмічних, вибухових, ударних, вібраційних).

До XVI століття «теорії» будівництва не існувало, будували, покладаючись на досвід. Розміри фундаменту вибирали залежно від міцності ґрунтів основ. Наприкінці XVIII століття з'явилася перша теорія, що розглядає опір ґрунту зсуву.

Істотний розвиток механіка ґрунтів набула у роботах вчених української школи:М. П. Пузиревського (1923),Н. М. Герсеванова (1931),В. А. Флоріна (1936),В. В. Соколовського (1942),К. Є. Єгорова (1948),В. Г. Березанцева (1948). Перший курс лекцій з механіки ґрунтів був підготовлений в СРСР професоромН. А. Цитовичем (1934).

У 30-х роках у СРСР було організовано тоді єдиний у світі інститутНДІОСП, який потім отримав ім'я його творцяГерсеванова Н. М.

1.2. Склад та будова ґрунту. Види ґрунтів

Утворення ґрунтів (генезис).

Континентальні відкладення:

елювіальні(форма зерен незграбна);
делювіальні(переміщені атмосферними водами та силами тяжіння, напластування неоднорідні);
алювіальні(перенесеними водними потоками на значні відстані - окатані частинки);
льодовикові(результат дії льодовиків, неоднорідні ґрунти);
еолові(продукти вивітрювання, піски дюн, барханів, наявність пилуватих і мулистих фракцій).

Морськівідкладення: мули, заторфовані ґрунти, піски, галечники – низька несуча здатність.