Стальные вертикальные резервуары низкого давления
для нефти и нефтепродуктов

конструкция, проектирование, эксплуатация и ремонт

1.1.1.1. Песчаные грунты

Песчаные грунты относятся к группе сыпучих. Они состоят из минеральных зернистых частиц различной крупности размером 0,05х2,0 мм и представляют продукт механического разрушения (выветривания) горных пород. Главными минеральными компонентами песчаных грунтов являются кварц и полевой шпат, которые отличаются большой прочностью. Частицы песчаных грунтов имеют малую удельную поверхность соприкасания, чем и объясняется их сыпучесть. Благодаря зернистому строению песчаные грунты обладают большим коэффициентом фильтрации, то есть водопроницаемостью.

Основными характеристиками песчаных грунтов, определяющими их строительные качества и несущую способность, являются размеры зерен, плотность и влажность.

Зерновой состав песчаных грунтов определяется размерами минеральных частиц, составляющих грунтовой скелет. Песчаные грунты в зависимости от гранулометрического состава делятся на крупнообломочные и песчаные; эти виды в свою очередь подразделяются по крупности и весу: 

Для установления наименования грунта по зерновому составу последовательно суммируют проценты содержания частиц исследуемого грунта сначала крупнее 10 мм, затем крупнее 2 мм и так далее. Наименование грунта принимается по первому удовлетворяющему показателю в порядке расположения наименований, приведенных выше. Плотность песчаных грунтов определяется коэффициентом пористости e - отношением объема пор к объему минеральных частиц в образце, взятом без нарушения его природного сложения. Плотность песков изменяется в сравнительно малых пределах и зависит от соотношения размеров зерен и характера их размещения. Свеженасыпанный песок всегда рыхлый; его можно уплотнить встряхиванием, вибрированием, трамбованием. Наибольшую плотность имеют пески разной крупности зерен, когда более мелкие частицы располагаются в пустотах между крупными зернами.

По степени плотности песок бывает плотный, средней плотности и рыхлый, в зависимости от величин коэффициентов e (табл. 1).

Таблица 1

Коэффициенты пористости e песчаных грунтов

Влажность (объёмная) песчаных грунтов характеризуется отношением объема воды в порах грунта к максимально возможному ее объему при заполнении всех пор. Влажность песков, так же, как и плотность, колеблется в небольших пределах. Наибольшее количество воды в песке равно объему в нем пустот; излишняя вода располагается выше поверхности песка. По степени влажности песчаные, а также глинистые макропористые грунты называются маловлажными, если вода заполняет не более 50 % всего объема пор; очень влажными, если вода заполняет 50–80 % всего объема пор; насыщенными водой — если вода заполняет более 80 % всего объема пор.

Указанные характеристики оказывают влияние на строительные свойства песчаных грунтов и на сопротивление грунтов сжатию. Так, чем крупнее зерна и плотнее грунт, тем меньше его осадка под влиянием нагрузки и тем больше его сопротивление. Наличие воды значительно снижает сопротивление основания из мелких и пылеватых песков, но оказывает малое влияние на грунт из крупного песка или на гравелистый грунт.

Песчаные грунты могут служить надежным основанием, способным сопротивляться значительным нагрузкам, если они залегают слоем достаточной толщины (не менее ширины или полуторной ширины подошвы фундаментов), имеют необходимую плотность и не подвержены действию текучей воды.

Рыхлые песчаные грунты значительно сжимаются (деформируют­ся) под действием нагрузки и дают большие и неравномерные осадки, вследствие чего не могут служить основанием под ответственные сооружения. В качестве основания часто применяют свеженасыпанный песок, уплотненный вибрированием или трамбованием небольшими слоями по 15–20 см. Последнее возможно лишь при условии, что подстилающий слой грунта водопроницаем, так как одновременно с трамбованием песок необходимо поливать водой. Величины расчетных сопротивлений песчаных грунтов приведены в табл. 8.