Rakentamisessa maaperän ominaisuudet ovat tärkeitä, erityisesti se, miten erityyppiset maaperät käyttäytyvät kuormituksen alaisena ja miten rakennukset itse vaikuttavat siihen. On olemassa erityinen tieteenala, joka tutkii maaperän massojen lujuutta ja vakautta sekä olosuhteita niiden käyttämiselle rakenteiden rakentamisen perustana. Mietitään, mitä maaperän mekaniikan käsitteeseen sisältyy, kuinka maaperän parametrit lasketaan oikein.
Maaperän tiheys
Tiheys on maaperän ominaisuus, joka määräytyy ominaispainon ja tilavuuden suhteen.Se riippuu maaperän mineralogisesta koostumuksesta sekä hajoamisasteesta, minkä vuoksi savimaa on tiheämpää kuin hiekkamaa, huolimatta siitä, että niillä on sama mineraalikoostumus.
Maaperän fysikaalisista ja mekaanisista ominaisuuksista tiheyttä pidetään yhtenä tärkeimmistä. Niiden tila voidaan arvioida niiden ominaistiheyden perusteella. Tiheyden määrittäminen on tarpeen teiden rakentamisen, rakennusten perustusten rakentamisen aikana (jännityksen jakamiseksi pohjaa pitkin), kommunikoitaessa laskettaessa rinteiden kestävyyttä maanvyörymiä vastaan, rakennettujen rakennusten laskeutumiseen, maatöiden määrän määrittämiseen.
Tiheys vaikuttaa maaperän läpäisevyyteen. Jos se on märkä tai sillä on hyvä imukyky, rakennuksen rakentamisen jälkeen se voi kutistua; talvella syntyy toinen ongelma - pakkasen nousu. Maaperän tiheyden tunteminen auttaa estämään rakennuksen tuhoutumisen tai tulvimisen ja valitsemaan sopivat materiaalit rakentamiseen.
Hiukkastiheys
Tämä on maaperän fysikaalinen ominaisuus, joka riippuu mineraalikoostumuksesta, organomineraalisista ja orgaanisista aineista. Hiukkastiheys on täysin kuivan (ilman kosteutta) maaperän kiinteiden hiukkasten massan suhde sen tilavuuteen, jossa on häiriintymätön rakenne. Riippuen mineraalikoostumuksesta, hiukkasten tiheys määräytyy rakenteellisten sidosten ja rakenteen, maaperän huokoisuuden mukaan. Mitä enemmän maaperä sisältää mineraaleja ja mitä vähemmän huokoisuutta, sitä tiheämpää se on.
Hiukkastiheyden arvon perusteella määritetään lujuus- ja muodonmuutosominaisuuksien arvot, joiden avulla arvioidaan maaperän kantokykyä ja mahdollisuutta käyttää niitä rakenteiden rakentamiseen.
Maan kosteus
Kosteus on maaperän nesteen massan suhde sen kuivaan massaan. Maaperän kantavuus riippuu tästä ominaisuudesta.Lähes kaikilla maaperällä karkeaa kiviä ja karkeaa hiekkaa lukuun ottamatta kantavuus heikkenee kosteuden kasvaessa. Joten vedellä kyllästetylle se on pienempi kuin kuivalle.
Kosteus määritetään laboratoriossa tiivistysmenetelmällä, eli määritetään missä kosteudessa maaperä saa suurimman tiheyden. Ominaisuus ilmaistaan prosentteina 0 - 100 %. Hiekan optimaalinen kosteus on 8-14%, hiekkasavelle - 9-15%, savelle - 12-18% ja savelle - 16-26%.
Arvostelu
Granulometrinen tai mekaaninen koostumus on erikokoisten hiukkasten prosentuaalinen pitoisuus maaperässä tai kivessä riippumatta niiden kemiallisesta ja mineraalikoostumuksesta. Maaperähiukkaset ovat eristettyjä kivien, mineraalien, amorfisten yhdisteiden ja muiden maaperän komponenttien jäänteitä, jotka ovat kemiallisessa sidoksessa. Samankokoiset hiukkaset yhdistetään fraktioiksi. Maaperän mekaanisia elementtejä on seuraavan tyyppisiä: organomineraalisia, orgaanisia ja mineraalisia.
Maaperän maataloustuotannon ominaisuudet riippuvat mekaanisesta koostumuksesta, esimerkiksi kyvystä läpäistä ja pitää kosteutta ja ilmaa, aineiden liikkumisprosesseista, kertymisestä ja muuntumisesta, rakenteesta, lämpö- ja ilmaolosuhteista.Ja viime kädessä se riippuu siitä, kuinka hedelmällistä maasta tulee, sekä jatkuvalla viljelyllä, kastelulla ja lannoituksen kanssa että ilman niitä.
Kuivan maaperän tiheys
Se määritellään absoluuttisen kuivan maan (ilman huokosten kosteutta) massan suhteeksi tilavuuteen, huokostilavuus huomioon ottaen. Ominaisuus mitataan grammoina kuutiometriä kohti. katso se voidaan määrittää, jos kosteuspitoisuus ja huokoisuus tunnetaan. Laskelmat suoritetaan laboratorio-olosuhteissa.
Huokoisuuskerroin
Kerroin osoittaa pienten onteloiden esiintymisen maaperässä. Laskettu prosenttiosuutena onteloiden tilavuuden ja kokonaistilavuuden välillä. Arvon määrittämiseen eri maaperässä käytetään erilaisia menetelmiä. Savimaissa koheesiosta johtuen huokoisuus määräytyy näytteenottomaan tilavuuden ja ominaispainon mukaan.
Huokoisuuskertoimen määrittäminen on välttämätöntä rakentamiseen valmistautumisen yhteydessä, koska sen ja muiden ominaisuuksien välillä on yhteys. Kantavuustaso riippuu huokoisuusindeksistä; se pienenee huokoisuuden pienentyessä. Ilman tietoa huokoisuudesta on mahdotonta tietää maaperän kestävyyttä tai määrittää rakennusten mahdollista muotoaan.
Rakennusten muodonmuutoksia tapahtuu maapartikkelien liikkeen ja kokoonpuristuvuuden vuoksi, esimerkiksi sateen vaikutuksesta. Vähäinen ja tasainen kosteus ei heikennä rakennusten vakautta, mutta suuri määrä kosteutta voi aiheuttaa ei-toivottuja muodonmuutoksia. Epätasainen sade on vielä vaarallisempaa, se voi aiheuttaa siirtymiä ja kallistuksia, mikä johtaa kantavien rakenteiden ylikuormitukseen. Jos maaperän kokoonpuristuvuus perustuksen eri osien alla ei ole sama tai siihen kohdistuva kuormitus on erilainen, voit usein kohdata rakennuksen muodonmuutoksia halkeamien ja painumisen muodossa.
Kosteustaso
Tämä on maaperän luonnollisen kosteuden suhde kosteuspitoisuuteen, joka vastaa kosteuspitoisuutta, kun huokoset täytetään vedellä, johon ei jää ilmakuplia. Maaperää, jonka indikaattorit ovat 0 - 0,5, pidetään vähäkosteisena, märkänä - 0,5 - 0,8 ja vedellä kylläisenä - 0,8 - 1. Savimaa on usein kosteampaa, hiekkamaa on vastaavasti kuiva.
Laskin maaperän parametrien laskemiseen
Rakennusten suunnittelussa käytetään erilaisia laskentamalleja, joita käytetään vaihtelevan monimutkaisuuden maaperille. Yleisissä tehtävissä pääasiallinen arvio on kantavuus, joka paljastaa perustusten lujuus- ja muodonmuutosominaisuudet. Peruslaskentamallit voivat kuitenkin auttaa laskemaan niitä tiettyjä tehtäviä varten.
Laskelmien yksinkertaistamiseksi projektia luotaessa käytetään Prandtl-kaavaa, joka auttaa laskemaan maaperän kantavuuden. Pohjan vakauden ja lujuuden määrittämiseksi ja mahdollisen muodonmuutoksen määrittämiseksi on tarpeen määrittää jännitysaste. Tätä varten voidaan soveltaa yhtälöitä, jotka perustuvat jännityksen ja venymän väliseen lineaariseen suhteeseen, esimerkiksi Hooken lakiin. Siksi perustan kuormitus ei saa olla suurempi kuin lopullinen maaperän vastustuskyky.
Laskelma tehdään kantokyvyn perusteella, jotta voidaan määrittää rakennuksen mahdollinen vakavuushäviö, tuhoutumisen luonne, muodonmuutosaste ja sen tyyppi. Lasketaan myös tila, jossa normaali käyttö voi olla vaikeaa, rakennuksen kestävyys heikkenee mahdollisen vajoamisen, kallistumisen ja niin edelleen vuoksi.
Maaperän fysikaaliset ominaisuudet ovat määrittäviä ominaisuuksia, joiden avulla voidaan määrittää maaperän kunto ja mahdollisuus muuttua parametreja erilaisten fysikaalisten ja kemiallisten tekijöiden vaikutuksesta.
Maaperän tyypin ja käyttäytymisen rakentamisen perustana sekä suunnittelupäätöksiin tarvittavien ominaisuuksien määrittämiseksi edellytyksenä on fysikaalisten ja mekaanisten ominaisuuksien määrittäminen laboratoriomenetelmin.
