Геологические изыскания на участке своими руками

Выбор типа фундамента для будущего дачного дома — ответственное занятие. Большинство дачных самостроийщиков выбирает фундамент по принципу «подешевле» или «как у соседей». Одним из самых популярных типов фундамента для дачного дома является мелкозаглубленный или незаглубленный ленточный монолитный или сборный фундамент. Это один из самых недорогих видов фундамента для дома на даче. Именно ленточный фундамент «умеют» строить шабашники и «работнички» из республик бывшего СССР.

Как часто вы слышали о том, что в чьем-то доме заклинило двери, что дом «осел», что в фундаменте или в стенах пошли трещины? Происходят эти неприятности из-за отсутствия правильной оценки в выборе типа фундамента. По строительным нормам сборный ленточный фундамент не рекомендуется строить на пучинстых, слабых, водонасыщенных и пластичных грунтах, при высоком уровне грунтовых вод, на склонах рельефа. И сборный и монолитный ленточный фундамент запрещается строить на органических грунтах: иле, торфе и сапропеле. А вы знаете, какие у вас грунты на участке, и можно ли на них строить ленточный фундамент?

Второй важный вопрос: какой именно ширины нужно делать фундамент в связи с несущими возможностями грунта под фундаментом?

Чтобы ответить на эти вопросы, нужно провести инженерно-геологическое изыскание подлежащих грунтов под будущим фундаментом. Ни один архитектор не возьмется проектировать фундамент здания, пока не узнает все о характеристиках грунта, на который будет опираться фундамент.

Что такое грунт?

Грунт — это горные породы, почвы, техногенные образования, представляющие собой многокомпонентную и многообразную геологическую систему и являющиеся объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека.

Какие бывают грунты

Скальный грунт
Самый прочный – скальный грунт. Скальные грунты представляют собой сцементированные и спаянные, залегающие в виде сплошного массива или трещиноватого слоя породы. Скальные грунты характеризуются высоким показателем прочности при сжатии в водонасыщенном состоянии. Это могут быть массивы изверженных пород с кристаллической структурой, характеризующейся значительной плотностью и малой влагоемкостью, или слоистые структуры, представляющие собой осадочные породы, сложенные из песчаников, известняков, доломитов и глинистых сланцев. Он не деформируется, не размывается, не промерзает, но и для проведения строительных работ очень тяжел. Поэтому траншеи в таком грунте можно и не делать, а заложить фундамент прямо на поверхности предварительно выровненной площадки.

Гравий
Следующие по прочности — гравий и хрящ. Гравий — природный или искусственный материал, представляющий собой окатанные зерна размером 5-70 мм с гладкой поверхностью. Они так же, как и скальный грунт, не деформируются и не размываются, незначительно промерзают. В этих грунтах глубина закладки фундамента должна быть не менее 0.5 метра. Расчетное сопротивление таких грунтов составляет 6.0 кг/см² (для плотных грунтов) и 5.0 кг/см² (для грунтов средней плотности).

Глина
Еще менее прочным грунтом является глина. Глинистые грунты состоят из очень мелких (размером менее 0.005 мм) частиц, имеющих в основном чешуйчатую форму. Глинистые грунты делятся на глины (с содержанием глинистых частиц более 30%), суглинки (10–30%) и супеси (3–10%). Глина деформируется (сжимается), а при промерзании значительно расширяется, сдавливая фундамент, при этом давление грунта может достигать 10 т/м². Глины имеют большое количество тонких капилляров и большую удельную поверхность касания между частицами. Через капилляры вода заполняет все поры глины, образуя тонкие водно-коллоидные пленки, которые обволакивают частицы остова грунта. Созданное взаимное притяжение обеспечивает вязкость глинистого грунта.

Поскольку поры глины в большинстве случаев заполнены водой, то при промерзании ее объем увеличивается, и начинается процесс пучения. Глинистые грунты подвержены большему сжатию, чем песчаные, но под действием нагрузок скорость уплотнения у глин значительно меньше, чем у песков. Вследствие этого осадка зданий, основанием которых является глина, продолжается длительное время.

Несущая способность глинистого основания в основном зависит от его влажности. Так, несущая способность глины в пластичном и разжиженном состоянии очень мала, сухая же глина способна выдерживать значительную нагрузку. В местах с высокой влажностью грунта глубина закладки фундамента должна соответствовать расчетной глубине промерзания. Это правило распространяется и на другие влажные грунты. Расчетное сопротивление таких грунтов составляет 3.0 кг/см² (для плотных грунтов) и 1.0 кг/см² (для грунтов средней плотности).

Песчаный грунт
Грунт состоит из частиц размером 0.1-2 мм. В зависимости от соотношения в их составе частиц различного размера пески разделяют на гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые. Песчаные грунты очень легки в работе. Чем крупнее и чище песок, тем большую нагрузку он может воспринять. Вследствие значительной водопроницаемости увлажнение гравелистых, крупных и средней крупности песков практически не сказывается на их механических свойствах, а мелкие и пылеватые пески, насыщенные водой, приобретают подвижность (плывуны). Это ведет к существенному снижению несущей способности основания. Крупные и чистые пески при промерзании не вспучиваются, дают быструю окончательную осадку под нагрузкой и служат хорошим основанием. Глубина закладки фундамента на таких грунтах определяется расчетной глубиной промерзания.

Лучшее, что вы можете сделать для своего будущего дома — это заказать инженерно-геологические изыскания («геологию») грунтов своего участка в организации, которая на этом специализируется. Квалифицированное исследование и заключение о грунтах, их несущих, дренажных, пучинстых и других особенностях позволит выбрать правильный вид фундамента и правильно спроектировать его.

Но это не наш метод, у нас строительство бюджетное, поэтому можно (хотя и не рекомендуется) сэкономить на профессиональной геологии, а провести ориентировочное исследование, анализ и оценку грунтов самостоятельно.

Теория

Для проведения исследования нам понадобится садовый бур. Нам предстоит пробурить скважины на глубину не менее нормативной глубины промерзания, а лучше на 3.5 — 4 метра, особенно под дом из тяжелых стеновых материалов или дом в два этажа и более.

Бурить будем по одной скважине у каждого угла с внутренней стороны здания, а также на расстоянии 3-4 м от предполагаемого периметра дома по диагонали. Почему недостаточно одной скважины? Во-первых, в своде правил «Инженерно-геологические изыскания для строительства» (СП 11-105-97) указывается, что для неответственных построек (таких как дачные дома) достаточно 1-2 шурфа в пределах контура будущего дома. Во-вторых, ленточный фундамент, если будет покоиться на разнородных грунтах с различной способностью к подъему уровня грунта при морозном пучении, из-за неравномерных нагрузок от грунта (величиной до 20 тонн на метр) может треснуть. Неоднородный грунт с прослойками органического грунта (торфа) в зоне сжимаемой под фундаментом толщи, может локально просесть. Результат будет тот же — трещины в фундаменте и стене. Именно поэтому мы перестраховываемся. Кто знает какие сюрпризы приготовит вам грунт? Для исследования грунтов будем брать образцы грунта с каждых 25-30 см проходки, а ниже нормативной глубины промерзания грунта — по одному образцу каждые 50 см.

Самостоятельная оценка типа грунта и несущей способности в каждой пробе
Еще раз повторю, что для проведения исследования лучше всего обратиться к профессионалам. Если же таковых в ваших краях нет/их услуги стоят для вас слишком дорого/вас душит «жаба» (нужное подчеркнуть), можно воспользоваться несколькими методиками исследования и экспресс-анализа грунта и ориентировочной оценкой его несущей способности.
Описываемый ниже способ похож на упрощенный метод определения состава грунтов Рутковского.

Исследование состава грунта

1. 1. Разложите образец грунта на бумаге и просушите его. Удалите из образца грунта камни, консервные банки и другой мусор, корни. Размельчите куски и комья грунта.
   2. Поместите образец грунта в литровую банку. Грунта должно быть чуть меньше, чем половина.
   3. Долейте до самого верха воды, оставляем где-то 2,5 см от края для воздуха, чтобы можно было смешать образец грунта с водой.
   4. В емкость налейте пару капель средства для мытья посуды.
   5. Плотно закройте банку крышкой и поработайте немного как бармен с шейкером — потрясите банку в течение 3-5 минут. Это необходимо для разделения образца грунта на минеральные составляющие.
   6. Поставьте банку туда, где ее никто не тронет в течение 2-3 дней.
   7. Частицы грунта будут оседать в банке и распределяться в соответствии с размером. Через 1 минуту после постановки банки отметьте маркером уровень осевшего песка.
   8. Через 2-3 часа отметьте на банке уровень ила. Вы заметите, как он уляжется на ранее осевший слой песка.
   9. Когда вода в банке станет прозрачной — отметьте уровень слоя глины. Обычно этот процесс занимает до 3 дней, но, если вода продолжает оставаться мутной — оставьте пробу грунта на неделю.
   10. Измерьте толщину каждого слоя осевшего грунта. Запишите:
       Толщина слоя песка ____ см
       Толщина слоя ила ____ см
       Толщина слоя глины ____ см
       Общая толщина осадка ____ см
   11. Высчитайте процентное соотношение каждого вида осадка:
       [Глина, см] / [общая толщина, см] * 100 = ___ % глины в грунте
       [Ил, см] / [общая толщина, см] * 100 = ___ % ила в грунте
       [Песок, см] / [общая толщина, см] * 100 = ___ % песка в грунте.

1. Вычислив процентное содержание основных минеральных и органических компонентов грунта, по нижеприведенному треугольнику Ферре определите тип грунта в пробе по процентному соотношению основных компонентов.

Как пользоваться

Использование треугольника Ферре — самый простой и несложный метод проведения гранулометрического анализа почвы, содержащихся во взятой пробе.
Необходимо нанести на сетку треугольника полученные числовые значения основных составляющих взятого образца в процентах: ил или пылеватые частицы, песок и глина.
После нанесения всех меток на треугольник можно понять, что представляет собой взятый образец земли. Пример: отмечаем на сетке полученные опытным путем значения: 35% — песок, 25% — ил, 40% — глина. В точке пересечения будет наш результат. Итог — глинистый суглинок.

Тактильный экспресс-метод

Более быстрые результаты по оценочному анализу состава грунтов могут быть получены с помощью тактильной экспресс-методике оценки грунтов. Для проведения экспресс анализа грунта вам понадобится грунт и собственная ладонь. Алгоритм действий по оценке грунта представлен на схеме ниже и в виде текста ниже. Отдельно в красных овалах приведена безопасная величина оценочной несущей способности грунта.

Глина — в сухом состоянии тверда в кусках, вязка, пластична, липка; мажется — во влажном. При растирании между пальцами песчаных частиц не чувствуется, комочки раздавливаются очень трудно, песчинок не видно. При скатывании в сыром состоянии образуется длинный шнур диаметром менее 0,5 мм, а при сдавливании шарик превращается в лепешку, не трескаясь по краям; при резке ножом в сыром состоянии имеет гладкую поверхность, на которой не видно песчинок.
Суглинок — комья и куски в сухом состоянии менее тверды, при ударе рассыпаются на мелкие куски, во влажном состоянии имеют слабую пластичность и липкость, при растирании чувствуются песчаные частицы, комочки раздавливаются легче, ясно видны песчинки на фоне тонкого порошка. При скатывании в сыром состоянии длинного шнура не получается, он рвется. Шар, скатываемый в сыром состоянии, при сдавливании образует лепешку с трещинами по краям.
Супесь — в сухом состоянии комья легко рассыпаются и крошатся от удара; непластична, преобладают песчаные частицы; комочки раздавливаются без удара, почти не скатываются в шнур. Шар, скатанный в сыром состоянии, при легком давлении рассыпается в жесткую муку типа крупчатой, отдельные зерна в массе трудноразличимы.
Песок мелкий имеет зерна, слабо различимые глазом; песок средней крупности в основной массе имеет зерна размером с просяное зерно; в крупном песке большое количество зерен размера гречневой крупы.
Гравий (дресва) — зерна размером от 5-7 до 10-12 мм составляют больше половины частиц по массе. Между ними более мелкое заполнение. Гравий имеет частично окатанные формы, дресва — с острыми краями.
Галька (щебень) — зерна размером более 25-35 мм составляют более половины по массе. Между ними — мелкое заполнение. Галька — окатанной формы, щебень — остроугольный.
Песок пылеватый — напоминает пыль, ил.
Песчаные, гравийные и галечниковые грунты — не связанные.

Еще признаки для определения типа грунта:

• При растворении образца грунта в воде частицы песка быстро оседают на дно, обычно меньше чем за минуту. Ил оседает медленнее — от 10 до 60 минут. Глина остается в виде суспензии в течение нескольких часов. Наблюдая за осаждением растворенного образца грунта, можно сделать ориентировочное суждение о его составе.
• Непластичный песок не формирует колбаски при раскатывании образца грунта ладонью по гладкой поверхности. Ил скатывается в колбаски, но они непрочные и разламываются при высыхании. Глина формирует прочные колбаски при раскатывании, которые долго сохнут и становятся твердыми по высыхании.
• Высохшие песок и ил легко крошатся по высыхании образца. Глина образует твердые образцы по высыхании.
• При похлопывании по образцу ила на поверхности быстро выступает вода. На образцах глинистых почв вода при похлопывании выступает медленно, в зависимости от степени пластичности грунта.

Международные строительные нормы и правила для жилых домов (International residential code) предлагают для застройщиков заниженные по сравнению с отечественными параметрами несущих способностей грунтов (расчетного сопротивления грунтов). В среднем несущие способности грунтов в этих нормативах занижены в 2 раза. Такой подход обеспечивает должный запас прочности, и вводит защиту от неверной оценки состава грунта и его несущей способности. Нашим самостройщикам будет полезно взять на вооружение именно такой подход, чтобы не иметь в дальнейшем проблем с треснувшим фундаментом и расколовшимися стенами. Ниже приводится таблица несущих способностей грунтов по нормам международного строительного кода для жилых домов.