Самостоятельная гидрогеология: как самому исследовать состав и свойства грунта

Хотите своими руками построить надёжный и долговечный дом, начинать необходимо со строительного проекта, для составления которого нужны исходные данные, такие как состав и несущая способность грунта на участке. Rmnt.ru расскажет, как получить эти данные самостоятельно.

Цели и проблемы инженерной гидрогеологии

Для начала разберёмся с тем, какие проблемы решает строительная гидрогеология. Любое здание основывается на фундаменте, который обеспечивает стабильность формы и распределяет по грунту нагрузку от несущих стен. Чтобы фундамент работал правильно, требуется точно определить его вес, площадь опоры и прочие конструктивные особенности.

Конечно, можно перестраховаться и обеспечить запас надёжности, но это неизбежно приведёт к удорожанию проекта, что недопустимо. Гораздо правильнее произвести исследования грунта и гидрогеологической обстановки в целом, чтобы быть уверенным в соответствии расчетных параметров реальным условиям.

Гидрогеологические исследования включают три этапа:

1. Изъятие проб грунта.
2. Лабораторные исследования его физических свойств.
3. Составление технического заключения, которое передаётся строительному проектировщику.

Изыскания по составу и свойствам грунта выполняют специальные организации, однако обращение к их услугам имеет два негативных аспекта:

1. Стоимость гидрогеологических исследований достаточно высока и составляет порядка 30 000 рублей за 10 соток.
2. Минимальный размер исследуемого участка, как правило, равен 10 соткам.

В связи с этим частному застройщику имеет смысл задуматься над тем, чтобы выполнить инженерную гидрогеологию своими руками. Благо, что для этого требуется минимум специального оборудования, а методы лабораторных исследований свойств грунта подробно описаны в технической литературе и могут быть воспроизведены в домашних условиях.

Полевые работы: изымаем образцы грунта

В индивидуальном жилищном строительстве требуется не так много данных о составе грунтов под строительной площадкой. Достаточно знать:

1. Уровень грунтовых вод (УГВ) и динамику его изменения в течение года.
2. Глубину и толщину залегания грунтов различных типов (геологический разрез).
3. Плотность грунта и его сжимаемость.

Чтобы получить нужную информацию, необходимо в период между паводками выполнить несколько проколов в почве, изъяв при этом керны — образцы осадочных пород с разных глубин. Как минимум четыре прокола выполняются в крайних точках строительной площадки. Если имеется сильный уклон или требуется дренирование грунта, проколы выполняют с большей частотой, кроме того, часть из них располагается за пределами строительной площадки.

Чтобы выполнить прокол, потребуется отрезок стальной трубы диаметром 50–70 мм и длиной 1,5–2 метра. Один край нужно заточить определённым образом, который зависит от плотности и типа грунта. Здесь возможны следующие варианты:

• Прямой торец с заточкой подойдёт для чернозёма, суглинков и прочих грунтов средней плотности без каменистых включений.
• Косой срез под углом 25–30° легко пройдёт через вязкие глинистые грунты, насыщенные водой.
• Двойной внутренний срез оптимален для пылеватых песков и супесей.
• Двойной наружный срез позволяет без усилий прокалывать каменистые грунты.
• Зубчатая заточка оптимальна при наличии твёрдых включений, подверженных дроблению.

Верхний край трубы должен иметь прямой срез, также потребуется изготовить ударную бабку. В простейшем случае подойдёт массивная стальная пластина, к которой приварен отрезок трубы длиной 5–7 см, диаметр которой равен условному проходу трубчатой иглы. Важно, чтобы сварной шов располагался внутри гильзы: так пластина прижмётся к краю иглы без зазора и не заклинит от ударов.

При выполнении прокола почвы иглу погружают в землю на 15–20 см, периодически с помощью шомпола изымают керн и упаковывают его в герметичный полиэтиленовый пакет. Изъятые образцы нужно раскладывать в месте изготовления прокола в порядке их залегания, попутно записывая мощность грунтовых пластов. После выполнения прокола следует убрать в сторону верхний слой почвы, образуя небольшую воронку, а затем накрыть скважину фанерным или металлическим листом, уберегая её от засорения.

Определение УГВ и свойств грунта

Оставшиеся после проколов скважины следует сохранять в течение года, чтобы отследить уровень грунтовых вод и динамику его изменения. Для этих целей нужно изготовить деревянный щуп с перпендикулярной перекладиной.

Замер УГВ следует проводить несколько раз в течение года. Оптимальными периодами считаются начало и конец весеннего и осеннего паводков, а также середина зимы. Измерять УГВ не имеет смысла в течение недели после выпадения осадков, так как уровень в скважине неизбежно будет выше из-за стекания в неё поверхностных вод.

Для определения физических свойств грунта следует организовать дома небольшую лабораторию. В первую очередь необходимо отобрать образцы грунта каждого типа массой по 100–150 грамм, полностью его высушить в духовке при температуре 70–80 °С и растереть до пылевидной фракции. С помощью цветовой диаграммы определения типа осадочных пород можно с высокой точностью установить состав пластов на вашем участке.

Определение состава грунта по цвету

Более точный метод определения состава грунта подразумевает его разделение на фракции. Образец засыпают в стеклянную ёмкость с подмыленной водой, тщательно встряхивают и оставляют в неподвижном положении. Песок, как наиболее тяжёлая фракция, осядет через 2–3 минуты, сверху на него через 2 часа выпадет ил. Осаживание глины можно считать оконченным после того, как вода станет прозрачной. По толщине каждого слоя легко вычислить содержание в грунте трёх главных составляющих, для этого удобно пользоваться классификацией из ГОСТ 25100–95.

Определение состава почвы по треугольнику Ферре

Когда типы грунтов известны, можно приступать к определению их несущей способности. Для начала нужно определить влажность по процедуре, описанной в ГОСТ 5180–84. Свежий образец следует взвесить на электронных весах, прокалить в духовке и снова подвергнуть взвешиванию, установив содержание влаги по массе.

Испытания на несущую способность следует проводить только после доведения образцов до установленного уровня влажности. Если вкратце, весь процесс выглядит следующим образом:

1. Порцию грунта укладывают в форму и уплотняют до естественного состояния.
2. На поверхность образца устанавливается деревянный кубик со стороной 1 см.
3. С помощью гирь для чашечных весов кубик нагружается до тех пор, пока в образце не образуется отпечаток глубиной 1 мм.

Если точно известен тип грунта, его сопротивление сжатию можно определить расчётным методом. Для этих целей следует воспользоваться приложением 3 из СНиП 2.02.01–83.

Формирование отчёта

Данные, полученные в ходе проколов почвы, — УГВ, влажность и опорная способность — нужно упорядочить и передать разработчику строительного проекта в удобной форме. Для начала следует отобразить строительную площадку на плане участка, отметить на нём места выполнения проколов, их удалённость друг от друга и точки привязки. Каждый прокол обозначается индивидуальным цифро-буквенным индексом.

Вторая часть отчёта — журнал в виде таблицы, где под каждый прокол отведена отдельная строка:

• В первом столбце указывается минимальный и максимальный уровень грунтовых вод.
• Во втором записывается геологический разрез: тип грунта, а также верхняя и нижняя граница каждого пласта. Для удобства столбец делят на несколько ячеек.
• В третьем столбце напротив каждой ячейки предыдущего указывают естественную влажность и несущую способность образца, изъятого из определённого пласта.

Данных в таком формате будет достаточно, чтобы проектировщик смог правильно выбрать тип и массивность фундамента, не увеличив при этом бюджет строительного проекта.

Видео по теме

© рмнт.ру, Игорь Максимов