Современные проблемы науки и образования. Состояния пылевато-глинистых грунтов Чем характеризуется вид и состояние глинистых грунтов

Влажность грунтов определяют высушива­нием пробы грунта при температуре 105°С до постоянной массы. Отношение разности масс пробы до и после высушивания к массе абсо­лютно сухого грунта дает значение влажности, выражаемое в процентах или долях единицы. Долю заполнения пор грунта водой - степень влажности S r рассчитывают по формуле (см. табл. 1.3). Влажность песчаных грунтов (за исключением пылеватых) изменяется в неболь, ших пределах и практически не влияет на прочностные и деформационные свойства этих грунтов.

Характеристики пластичности пылевато-глинистых грунтов - это влажности на грани­цах текучести Wl и раскатывания ш Р, опреде­ляемые в лабораторных условиях, а также число пластичности /р и показатель текучести II, вычисляемые по формулам (см. табл. 1.3). Характеристики w L , w P и Ip являются косвен­ными показателями состава (гранулометриче­ского и минералогического) пылевато-глинис­тых грунтов. Высокие значения этих характе­ристик свойственны грунтам с большим содер­жанием глинистых частиц, а также грунтам, в минералогический состав которых входит монтмориллонит.

1.3. КЛАССИФИКАЦИЯ ГРУНТОВ

Грунты оснований зданий и сооружений подразделяются на два класса : скальные (грунты с жесткими связями) и нескальные (грунты без жестких связей).

В классе скальных грунтов выделяют маг­матические, метаморфические и осадочные по­роды, которые подразделяются по прочности, размягчаемости и растворимости в соответст­вии с табл. 1.4. К скальным грунтам, прочность которых в водонасыщенном состоянии менее 5 МПа (полускальные), относятся глинистые сланцы, песчаники с глинистым цементом, алевролиты, аргиллиты, мергели, мелы. При водонасыщении прочность этих грунтов может снижаться в 2-3 раза. Кроме того, в классе скальных грунтов выделяются также искусст­венные- закрепленные в естественном залега­нии трещиноватые скальные,и нескальные грунты. Эти грунты подразделяются по спо­собу закрепления (цементация, силикатизация,

битумизация, смолизация, обжиг и др.) и по нределу прочности на одноосное сжатие после закрепления так же, как и скальные грунты (см. табл. 1.4).

Нескальные грунты подразделяют на крупнообломочные, песчаные, пылевато-глинис­тые, биогенные и почвы.

■ К крупнообломочным относятся несцемен­тированные грунты, в которых масса обломков крупнее 2 мм составляет 50 % и более. Песча­ные - это грунты, содержащие менее 50 % частиц крупнее 2 мм и не обладающие свой­ством пластичности (число пластичности /р<

Свойства крупнообломочного грунта при содержании песчаного заполнителя более 40,% и пылевато-глинистого более 30 % опре­деляются свойствами заполнителя в могут устанавливаться по испытанию заполнителя. При меньшем содержании заполнителя свойст­ва крупнообломочного грунта устанавливают испытанием грунта в целом. При определении свойств песчаного заполнителя учитывают сле­дующие его характеристики - влажность, плотность, коэффициент пористости, а пылева­то-глинистого заполнителя - дополнительно число пластичности и консистенцию.

Основным показателем песчаных грунтов, определяющим их прочностные и деформаци­онные свойства, является плотность сложения. По плотности сложения пески подразделяются по коэффициенту пористости е, удельному со­противлению грунта при статическом зонди­ровании q c и условному сопротивлению грун­та при динамическом зондировании q& (табл. 1.7).

При относительном содержании органи­ческого вещества 0,03

0,5 % ■- при содержании песчаного запол­нителя 40 % и более;

Песчаные грунты относятся к засоленным, если суммарное содержание указанных солей составляет 0,5 % и более.

Пылевато-глинистые грунты подразделяют во числу пластичности h (табл. 1.8) и по кон-

систенции, характеризуемой показателем теку­чести 1 L (табл. 1.9). Среди пылевато-глинистых грунтов необходимо выделять лёссовые грунты и илы. Лёссовые грунты - это макропористые грунты, содержащие карбонаты кальция и спо­собные при замачивании водой давать под на­грузкой просадку, легко размокать и размы­ваться. Ил - водонасыщенный современный осадок водоемов, образовавшийся в результа­те протекания микробиологических процессов, имеющий влажность, превышающую влажность на границе текучести, и коэффициент пористо­сти, значения которого приведены в табл. 1.10.

Пылевато-глинистые грунты (супеси, су­глинки и глины) называют грунтами с приме­сью органических веществ при относительном содержании этих веществ 0,05

Среди пылевато-глинистых грунтов необ­ходимо выделять грунты, проявляющие специ­фические неблагоприятные свойства при зама­чивании: просадочные и набухающие. К про-садочным относятся грунты, которые под дей­ствием внешней нагрузки или собственного ве­са при замачивании водой дают осадку (про­садку), и при этом относительная просадоч-ность Ss/>0,01. К набухающим относятся грун­ты, которые при замачивании водой или хими­ческими растворами увеличиваются в объеме, и при этом относительное набухание без на­грузки e S ! »>0,04.

В особую группу в нескальных грунтах вы­деляют грунты, характеризуемые значитель­ным содержанием органического вещества: биогенные (озерные, болотные, аллювиально-болотные). В состав этих грунтов входят за-торфованные грунты, торфы и сапропели. К за-торфованным относятся песчаные и пылевато-глинистые грунты, содержащие в своем соста­ве 10-50 % (по массе) органических веществ. При содержании органических веществ 5Q % и

более грунт называется торфом. Сапропели (табл. 1.11)-пресноводные илы,-содержащие более 10 % органических веществ и имеющие коэффициент пористости, как правило, более 3, а показатель текучести более 1.

Почвы - это природные образования, слагающие поверхностный слой земной коры и обладающие плодородием. Подразделяют почвы по гранулометрическому составу так же, как крупнообломочные и песчаные грунты, а по числу пластичности, как пылевато-глинистые грунты.

К нескальным искусственным грунтам от­носятся грунты, уплотненные в природном за­легании различными методами (трамбованием, укаткой, виброуплотнением, взрывами, осуше­нием и др.), насыпные и намывные. Эти грун­ты подразделяются в зависимости от состава и характеристик состояния так же, как и при­родные нескальные грунты.

Скальные и нескальные грунты, имеющие отрицательную температуру и содержащие в своем составе лед, относятся к мерзлым грун­там, а если они находятся в мерзлом состой-нии от 3 лет и более, то к вечномерзлым.

1.4. ДЕФОРМИРУЕМОСТЬ ГРУНТОВ ПРИ СЖАТИИ

Характеристикой деформируемости грун­тов при сжатии является модуль деформаций, который определяют в полевых и лаборатор­ных условиях. Для предварительных расчетов, а также и окончательных расчетов оснований зданий и сооружений II и III класса допуска­ется принимать модуль деформации по табл. 1.12 и 1.13.

Модуль деформации определяют испыта­нием грунта статической нагрузкой, передавае­мой на штамп . Испытания проводят в шур­фах жестким круглым штампом площадью

5000 см 2 , а ниже уровня грунтовых вод и на больших глубинах - в скважинах штампом площадью 600 см 2 . Для определения модуля деформации используют график зависимости осадки от давления (рис. 1.1), на котором вы­деляют линейный участок, проводят через него осредняющую прямую и вычисляют модуль де­формации Е в соответствии с теорией линей­но-деформируемой среды по формуле

При испытании грунтов необходимо, что­бы толщина слоя однородного грунта под штампом была не менее двух диаметров штампа.

Модули деформации изотропных грунтов можно определять в скважинах с помощью прессиометра (рис. 1.2) . В результате ис­пытаний получают график зависимости прира­щения радиуса скважины от давления на ее стенки (рис. 1.3). Модуль деформации опреде­ляют на участке линейной зависимости дефор­мации от давления между точкой р\, соответ­ствующей обжатию неровностей стенок сква­жины, и точкой р2, после которой начинается интенсивное развитие пластических деформа­ций в грунте. Модуль деформации вычисляют

ПО ftlOnMVJlft

Коэффициент k определяется, как правило, путем сопоставления данных прессиометрии с результатами параллельно проводимых испы­таний того же грунта штампом. Для сооруже­ний II в III класса допускается принимать в зависимости от глубины испытания h следую­щие значения коэффициентов к в формуле (1.2): при ft<5 м 6 = 3; при 5мk = 2; при 10 м

Для песчаных и пылевато-глинистых грун­тов допускается определять модуль деформа­ции" на основе результатов статического и ди­намического зондирования грунтов. В качест­ве показателей зондирования принимают: при статическом зондировании - сопротивление грунта погружению конуса зонда q c , а при ди­намическом зондировании - условное динами, ческое сопротивление грунта погружению кону­са qa, Для суглинков и глин E-7q c и Я-6#<*; для песчаных грунтов E-3q c , а значения £ по данным динамического зондирования приведе­ны в табл. 1.14. Для сооружений I и II класса

является обязательным сопоставление данных зондирования с результатами испытаний тех же грунтов штампами. Для сооружений III класса допускается определять Е только по результатам зондирования.

1.4.2. Определение модуля деформации в лабораторных условиях

В лабораторных условиях применяют компрессионные приборы (одометры), в кото­рых образец грунта сжимается без возможно­сти бокового расширения. Модуль деформации вычисляют на выбранном интервале давлений Др = Р2-Pi графика испытаний (рис. 1.4) по формуле

Давление pi соответствует природному, а р2 - предполагаемому давлению под подош­вой фундамента.

Значения модулей деформации по компрес­сионным испытаниям получаются для всех грунтов (за исключением сильносжимаемых) заниженными, поэтому они могут использовать­ся для сравнительной оценки сжимаемости

грунтов площадки или для оценки неоднород­ности по сжимаемости. При расчетах осадки эти данные следует корректировать на основе сопоставительных испытаний того же грунта в полевых условиях штампом. Для четвертичных супесей, суглинков и глин можно принимать корректирующие коэффициенты т (табл. 1.16), при этом значения Еовц необходимо определять в интервале давлений 0,1-0,2 МПа.

1.5. ПРОЧНОСТЬ ГРУНТОВ

Сопротивление грунта срезу характеризу­ется касательными напряжениями в предель­ном состоянии, когда наступает разрушение грунта . Соотношение между предельными касательными т и нормальными к площадкам сдвига а напряжениями выражается условием прочности Кулона-Мора

1.5.1. Определение прочностных характеристик в лабораторных условиях

В практике исследований грунтов приме­няют метод среза грунта по фиксированной

плоскости в приборах одноплоскостного сре­за. Для получения <р и с необходимо провести срез не менее трех образцов грунта при раз­личных значениях вертикальной нагрузки. По полученным в опытах значениям сопротивле­ния срезу т строят график линейной зависимо­сти T = f(a) и находят угол внутреннего тре­ния ф и удельное сцепление с (рис. 1.5). Раз-

личают две основные схемы опыта: медленный срез предварительно уплотненного до полной консолидации образца грунта (консолидиро-ванно-дренированное испытание) и быстрый срез без предварительного уплотнения (некой-солидированно-недренированное испытание).

Глав-а 2. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Инженерно-геологические изыскания ■- со­ставная часть комплекса работ, выполняемых для обеспечения строительного проектирова­ния исходными данными о природных услови­ях района (участка) строительства, а также прогнозирования изменений окружающей при­родной среды, которые могут произойти при строительстве и эксплуатации сооружений. При проведении инженерно-геологических изысканий изучаются грунты как основания зданий и сооружений, подземные воды, физи­ко-геологические процессы и явления (карст, оползни, сели и др.)- Инженерно-геологиче­ским изысканиям сопутствуют инженерно-гео­дезические изыскания, объектом изучения ко­торых являются топографические условия района строительства, и инженерно-гидроме­теорологические изыскания, при выполнении которых изучаются поверхностные воды и климат.

Проведение изысканий регламентируется нормативными документами и стандартами. Общие требования к проведению изысканий приведены в СНиП П-9-78 , а требования к изысканиям для отдельных видов строительст­ва-в инструкциях СН 225-79 и СН 211-62 . Учитывая специфику проектирования свайных фундаментов, основные требования к изысканиям для них приведены в СНиП 11-17-77 и в «Руководстве по проектированию свай­ных фундаментов» . Определение основных строительных свойств грунтов регламентирова­но стандартами, указанными в п. 2.4.

Инженерно-геологические изыскания долж­ны производиться, как правило, территориаль­ными изыскательскими, а также специализиро­ванными изыскательскими и проектно-изыска-тельскими организациями. Допускается их вы­полнение проектными организациями, которым в установленном порядке предоставлено такое право.

2.2. ТРЕБОВАНИЯ К ТЕХНИЧЕСКОМУ ЗАДАНИЮ И ПРОГРАММЕ ИЗЫСКАНИЙ

Планирование и выполнение изысканий осуществляются на основе технического за­дания на производство изысканий, составляе­мого проектной организацией - заказчиком. При составлении технического задания необ­ходимо определить, какие материалы, характе­ризующие природные условия строительства,

потребуются для разработки проекта, и на этой основе получить разрешение у соответ­ствующих органов на производство изысканий для данного объекта. Орган, выдающий разре­шение, может указать на необходимость ис­пользования (в целях исключения дублирова­ния) имеющихся в его распоряжении материа­лов ранее выполненных работ на территории размещения проектируемого объекта, что должно быть отражено в техническом задании. Если по проектируемому объекту имеются ма­териалы ранее выполненных изысканий, то они передаются изыскательской организации как приложение к выдаваемому техническому за­данию. Передаче подлежат и другие материа­лы, характеризующие природные условия райо­на проектируемого строительства и находя­щиеся в распоряжении проектной организации.

Техническое задание составляется по при­водимой ниже форме с текстовыми и графиче­скими приложениями.

В п. 7 задания необходимо приводить сле­дующие технические характеристики: класс от­ветственности, высота, число этажей, размеры в плане и конструктивные особенности проек­тируемого сооружения; значения предельных деформаций оснований сооружений; наличие и глубина подвалов; намечаемые типы, размеры и глубина заложения фундаментов; характер и значения нагрузок на фундаменты; особенно­сти технологических процессов (для промыш­ленного строительства); плотность застройки (для городского и поселкового строительства). Эти характеристики во многих случаях целесо­образно давать в приложении к техническому заданию в табличной форме. К техническому заданию в обязательном порядке должны быть приложены: ситуационные планы с указанием размещения (вариантов размещения) участков (площадок) строительства и трасс инженер­ных коммуникаций; топографические планы в масштабе 1: 10 000- 1: 5000 с указанием контуров размещения проектируемых зданий и сооружений и трасс инженерных коммуника­ций, а также планировочных отметок; копии протоколов согласований прохождений и под­ключений (примыканий) инженерных комму­никаций, влияющих на состав и объем инже­нерных изысканий, с графическими приложе­ниями; материалы исполнительных съемок или проектная документация подземных ком­муникаций (при производстве изысканий на площадках действующих промышленных пред­приятий и внутри городских кварталов).

Техническое задание является основой для составления изыскательской организаци-

Ей программы изысканий, в которой обосно­вываются этапы, состав, объемы, методы и последовательность выполнения работ и на ос­новании которой составляется сметно-договор-ная документация. Составлению программы предшествуют сбор, анализ и обобщение ма­териалов о природных условиях района изыс­каний, а в необходимых случаях (отсутствие или противоречивость материалов) - полевое обследование района изысканий.

Программа включает текстовую часть и приложения. Текстовая часть должна состоять из следующих разделов: 1) общие сведения; 2) характеристика района изысканий; 3) изу­ченность района изысканий; 4) состав, объе­мы и методика изысканий; 5) организация ра­бот; 6) перечень представляемых материалов; 7) список литературы.

В разделе 1 приводятся данные первых пяти пунктов технического задания. В разде­ле 2 дается краткая физико-географическая характеристика района изысканий и местных природных условий с отражением особенно­стей рельефа и климата, сведений о геологи­ческом строении, гидрогеологических условиях, неблагоприятных физико-геологических процес­сах и явлениях, о составе, состоянии и свойст­вах грунтов. В разделе 3 излагаются сведения об имеющихся фондовых материалах ранее выполненных изыскательских, поисковых и ис­следовательских работ и дается оценка полно­ты, достоверности и степени пригодности этих материалов. В разделе 4 на основе требова­ний технического задания, характеристики района (участка) изысканий и его изученности определяются оптимальные состав и объемы работ, а также обосновывается выбор мето­дов проведения инженерно-геологических ис­следований. При согласовании программы это­му разделу проектировщики должны уделять особое внимание, руководствуясь сведениями о составе и объеме работ, приводимыми далее в пп. 2.3 и 2.4. В разделе 5 устанавливаются

последовательность и планируемая продолжи­тельность работ, определяются необходимые ресурсы и организационные мероприятия, а также мероприятия по охране окружающей среды. В разделе 6 указываются организации, которым должны быть направлены материа­лы, а также наименование материалов. В раз­деле 7 дается перечень общесоюзных норма­тивных документов и государственных стан­дартов, отраслевых и ведомственных инструк­ций (указаний), руководств и рекомендаций, литературных источников, отчетов об изыска­ниях, которыми следует пользоваться при про­изводстве изысканий.

К программе изысканий должны быть приложены: копия технического задания за­казчика; материалы, характеризующие состав, объемы и качество ранее выполненных изыс­каний; план или схема объекта с указанием границ изысканий; проект размещения пунктов горных выработок, полевых исследований и т. п., выполненный на топографической осно­ве; технологическая карта последовательности производства работ; чертежи (эскизы) выра­боток и нестандартного оборудования.

Если в грунте содержится достаточно большое количество глинистых частиц, то он называется глинистым. Глинистые грунты обладают свойством связанности, которое выражается в способности грунта сохранять форму благодаря наличию глинистых частиц.
Если глинистых частиц немного (меньше 10% по весу), грунт называют супесью . Супесь обладает небольшой связанностью и часто практически не отличается от песка. Супесь трудно скатать в жгут или шарик. Если супесь растереть на влажной ладони, то можно увидеть частицы песка, после стряхивания грунта на ладони видны следы от глинистых частиц. Комки супеси в сухом состоянии легко рассыпаются и крошатся от удара. Супесь непластична, в ней преобладают песчаные частицы, почти не скатываются в жгут. Шар, скатанный из увлажненного грунта, при легком давлении рассыпается.
Грунт, в котором содержание глинистых частиц достигает 30% от веса, называют суглинком . Суглинок обладает большей связанностью, чем супесь и способен сохраняться в крупных кусках, не распадаясь на мелкие кусочки. Куски супеси в сухом состоянии менее тверды, чем глина. При ударе рассыпаются на мелкие куски. Во влажном состоянии мало пластичны. При растирании чувствуются песчаные частицы, комки раздавливаются легче, присутствуют более крупные песчинки на фоне более мелкого песка. Жгут, раскатанный из сырого грунта, получается коротким. Шар, скатанный из увлажненного грунта, при нажатии образует лепешку с трещинами по краям.
При содержании в грунте глинистых частиц больше 30%, грунт называют глиной . Глина имеет большую связанность.Глина в сухом состоянии — твердая, во влажном — пластичная, вязкая, прилипает к пальцам. При растирании пальцами песчаных частиц не чувствуется, раздавить комки очень трудно. Если кусок сырой глины разрезать ножом, то срез имеет гладкую поверхность, на которой не видно песчинок. При сдавливании шарика, скатанного из сырой глины , получается лепёшка, края которой не имеют трещин.
Наибольшее влияние на свойства глинистых грунтов оказывает присутствие глинистых частиц, поэтому грунты принято классифицировать по содержанию глинистых частиц и числом пластичности. Число пластичности I p — разность влажностей, соответствующая двум состояниям грунта: на границе текучести W L и на границе раскатывания W p , W L и W p определяют по ГОСТ 5180.
Таблица 1. Классификация глинистых грунтов по содержанию глинистых частиц.

Большинство глинистых грунтов в природных условиях в зависимости от содержания в них воды могут находиться в различном состоянии. Строительный стандарт (ГОСТ 25100-95 Классификация грунтов) определяет классификацию глинистых грунтов в зависимости от их плотности и влажности. Состояние глинистых грунтов характеризует показатель текучести I L — отношение разности влажностей, соответствующих двум состояниям грунта: естественному W и на границе раскатывания W p , к числу пластичности I p . В таблице2 приведена классификация глинистых грунтов по показателю текучести.
Таблица 2. Классификация глинистых грунтов по показателю текучести.

По гранулометрическому составу и числу пластичности I p глинистые группы подразделяют согласно таблице 3.
Таблица 3.

Разновидность глинистых грунтов	Число пластичности I p	Содержание песчаных Частиц (2-0,5мм), % по массе
Супеси:
— песчанистая	1 — 7	50
— пылеватая	1 — 7	< 50
Суглинок:
— легкий песчанистый	7 -12	40
— легкий пылеватый	7 – 12	< 40
— тяжелый песчанистый	12 – 17	40
— тяжелый пылеватый	12 – 17	< 40
Глина:
— легкая песчанистая	17 – 27	40
— легкая пылеватая	17 — 27	< 40
— тяжелая	> 27	Не регламентируется

По наличию твердых включений глинистые грунты подразделяют согласно таблице 4.

Таблица 4. Содержание твердых частиц в глинистых грунтах.

В таблице 5 приведены способы, с помощью которых можно визуально определить характеристики глинистых грунтов.
Таблица 5. Определение механического состава глинистых грунтов.

Среди глинистых грунтов должны быть выделены:
грунт заторфованный;
просадочные грунты;
набухающие (пучинистые) грунты.
Грунт заторфованный – песок и глинистый грунт, содержащий в своем составе в сухой навеске от 10 до 50 % (по массе) торфа.
По относительному содержанию органического вещества Ir глинистые грунты и пески подразделяют согласно таблице 6.
Таблица 6.

Грунт набухающий — грунт, который при замачивании водой или другой жидкостью увеличивается в объеме и имеет относительную деформацию набухания (в условиях свободного набухания) больше 0,04.
Грунт просадочный — грунт, который под действием внешней нагрузки и собственного веса или только от собственного веса при замачивании водой или другой жидкостью претерпевает вертикальную деформацию (просадку) и имеет относительную деформацию просадки e sl ³ 0,01.
Грунт пучинистый — дисперсный грунт, который при переходе из талого в мерзлое состояние увеличивается в объеме вследствие образования кристаллов льда и имеет относительную деформацию морозного пучения e fn ³ 0,01.
По относительной деформации набухания без нагрузки e sw глинистые грунты подразделяют согласно таблице 7.
Таблица 7.

По относительной деформации просадочности e sl глинистые грунты подразделяют согласно таблице 8.
Таблица 8.

Сравнение естественной влажности грунта с влажностью на границе раскатывания позволяет устанавливать его состояние по показателю текучести

, (1.11)

по которому глинистые грунты подразделяются на следующие разновидности:

твердая...................
< 0

пластичная.............от 0 до 1 включительно

текучая....................>1

Суглинки и глины:

твердые................................
< 0

полутвердые........................от 0 до 0,25

тугопластичные..................от 0,25 до 0,5

мягкопластичные................от 0,5 до 0,75

текучепластичные...............от 0,75 до 1

текучие.................................>1

Максимальная плотность и оптимальная влажность грунта

В процессе возведения земляных сооружений и планировки территорий приходится уплотнять грунты. При этом повышается прочность грунта, понижаются его водопроницаемость и капиллярность. Максимальная степень уплотнения необходима в верхних слоях насыпи, в которых возникают наибольшие напряжения от внешних нагрузок.

Степень уплотнения оценивается величиной коэффициента уплотнения. Уплотняя грунты с разной влажностью одной и той же работой уплотнения, получают различные значения величины плотности сухого грунта. Влажность, при которой достигается максимальная плотность сухого грунта
при стандартном уплотнении, называетсяоптимальной W opt .

В лабораторных условиях W opt и
определяют, используя прибор Союздорнии (рис. 1.7). Метод заключается в установлении зависимости плотности сухого грунта от его влажности при уплотнении образцов грунта с постоянной работой уплотнения и последовательном увеличении влажности грунта. Проводят не менее 5 – 6 опытов при разной влажности грунтов. Грунт уплотняют в стакане прибора послойно ударами груза массой 2,5 кг, падающего с высоты 30 см. Каждый слой грунта (всего 3 слоя) уплотняют 40 ударами. После уплотнения в каждом опыте определяюти
и строят график зависимости
(рис. 1.8).

По графику определяют влажность, при которой стандартным уплотнением достигается максимальная плотность сухого грунта
. Степень уплотнения земляного сооружения оценивается величиной коэффициента уплотнения

, (1.12)

где
– коэффициент уплотнения грунта земляного сооружения;– плотность сухого грунта;
– максимальная плотность того же сухого грунта при стандартном уплотнении. Величина
задается проектом земляного сооружения в диапазоне от 0,92 до 1,00.

Контрольные вопросы

1.Определение грунта по ГОСТ 25100-95.

2.Какие существуют генетические типы континентальных отложений?

3.Из чего состоят грунты?

4.Что понимается под структурой и текстурой грунта?

5.Каковы особенности глинистых минералов?

6.В каком виде в грунтах встречается вода?

7.Какие структурные связи существуют в грунтах?

8.Каковы размеры крупнообломочных, песчаных, пылеватых и глинистых частиц?

9.Что называется гранулометрическим составом грунта?

10.Как определить коэффициент неоднородности грунта?

11.Какие физические характеристики грунта являются основными?

12.Как классифицируются песчаные грунты?

13.Что называется числом пластичности?

14.Как классифицируются связные грунты?

15.Что такое показатель текучести? В каких пределах он изменяется?

16.Для чего служит метод стандартного уплотнения грунта?

Физические свойства грунтов, лежащих в основании, исследуют с точки зрения их способности нести нагрузку дома через его фундамент.

Физические свойства грунта меняются в зависимости от внешней среды. На них влияет: влажность, температура, плотность, неоднородность и многое другое, поэтому для оценки технической пригодности грунтов будем исследовать их свойства, которые неизменны и которые могут меняются при изменении внешней среды:

• связанность (сцепление) между частицами грунта;
• размер, форма частиц и их физические свойства;
• однородность состава, наличие примесей и их воздействие на грунт;
• коэффициент трения одной части грунта о другую (сдвиг пластов грунта);
• водопроницаемость (водопоглощение) и изменение несущей способности при изменении влажности грунта;
• водоудерживающая способность грунта;
• размываемость и растворимость в воде;
• пластичность, сжимаемость, разрыхляемость и т. д.

Грунты: типы и свойства

Классы грунтов

Грунты разделяют на три класса: скальные, дисперсионные и мерзлые (ГОСТ 25100-2011).

• Скальные грунты - магматические, метаморфические, осадочные, вулканогенно-осадочные, элювиальные и техногенные породы обладающие жесткими кристаллизационными и цементационными структурными связями.
• Дисперсионные грунты - осадочные, вулканогенно-осадочные, элювиальные и техногенные породы с водноколлоидными и механическими структурными связями. Эти грунты делятся на связные и несвязные (сыпучие). Класс дисперсионных грунтов подразделяют на группы:
  • минеральные - крупнообломочные, мелкообломочные, пылеватые, глинистые грунты;
  • органоминеральные - заторфованные пески, илы, сапропели, заторфованные глины;
  • органические - торфы, сапропели.
• Мерзлые грунты - это те же скальные и дисперсионные грунты, дополнительно обладающие криогенными (ледяными) связями. Грунты в которых присутствуют только криогенные связи называются ледяными.

По строению и составу грунты разделяют на:

• скальные;
• крупнообломочные;
• песчаные;
• глинистые (в том числе лессовидные суглинки).

В основном встречаются разновидности песчаных и глинистых разновидностей, которые весьма разнообразны как по крупности частиц, так и по физико-механическим свойствам.

По степени залегания грунты делятся на:

• верхние слои;
• средней глубины залегания;
• глубокого залегания.

В зависимости от типа грунта основание может быть расположено в разных слоях грунта.

Верхние слои грунта подвергаются атмосферному воздействию (намокание и высыхание, выветривание, замерзание и оттаивание). Такое воздействие изменяет состояние грунта, его физические свойства и уменьшает противодействие нагрузкам. Исключением являются только скальные грунты и конгломераты.

Поэтому основание дома необходимо располагать на глубине с достаточными несущими характеристиками грунта.

Классификация грунтов по размеру частиц определена ГОСТом 12536

Частицы	Фракции	Размер, мм
Крупные обломки
Валуны*, глыбы	крупные	> 800
	средней крупности	400-800
	мелкие	200-400
Галька*, щебень	крупные	100-200
	средней крупности	60-100
	мелкие	10-60
Гравий*, дресва	крупные	4-10
	мелкие	2-4
Мелкие обломки
Песок	очень крупные	1-2
	крупные	0,5-1
	средней крупности	0,25-0,5
	мелкие	0,1-0,25
	очень мелкие	0,05-0,1
Взвесь
Пыль (ил)	крупные	0,01-0,05
	мелкие	0,002-0,01
Коллоиды
Глина		< 0,002

* Названия крупных обломков с обкатанными гранями.

Измеряемые характеристики грунтов

Для вычисления несущих характеристик грунта нам нужны измеряемые характеристики грунта. Вот некоторые из них.

Удельный вес грунта

Удельным весом грунта γ называется вес единицы объема грунта, измеряется в кН/м³.

Удельный вес грунта вычисляется через его плотность:

ρ ‑ плотность грунта, т/м³;
g ‑ ускорение свободного падения, принимаемое равным 9,81 м/с².

Плотность сухого (скелета) грунта

Плотность сухого (скелета) грунта ρ d ‑ природная плотность за вычитанием массы воды в порах, г/см³ или т/м³.

Устанавливается расчетом:

где ρ s и ρ d - соответственно плотность частиц и плотность сухого (скелета) грунта, г/см³ (т/м³).

Принимаемая плотность частиц ρ s (г/см³) для грунтов

Коэффициент пористости е, для песчаных грунтов разной плотности

Степени влажности грунта

Степень влажности грунта S r - отношение естественной (природной) влажности грунта W к влажности, соответствующей полному заполнению пор водой (без пузырьков воздуха):

где ρ s - плотность частиц грунта (плотность скелета грунта), г/см³ (т/м³);
е - коэффициент пористости грунта;
ρ w - плотность воды, принимаемая равной 1 г/см³ (т/м³);
W - природная влажность грунта, выраженная в долях единицы.

Грунты по степени влажности

Пластичность грунта

class="h3_fon">

Пластичность грунта - его способность деформироваться под действием внешнего давления без разрыва сплошности массы и сохранять приданную форму после прекращения деформирующего усилия.

Для установления способности грунта принимать пластичное состояние определяют влажность, характеризующую границы пластичного состояния грунта текучести и раскатывания.

Граница текучести W L характеризует влажность, при которой грунт из пластичного состояния переходит в полужидкое - текучее. При этой влажности связь между частицами нарушается благодаря наличию свободной воды, вследствие чего частицы грунта легко смещаются и разъединяются. В результате этого сцепление между частицами становится незначительным и грунт теряет свою устойчивость.

Граница раскатывания W P соответствует влажности, при которой грунт находится на границе перехода из твердого состояния в пластичное. При дальнейшем увеличении влажности (W > W P) грунт становится пластичным и начинает терять свою устойчивость под нагрузкой. Границу текучести и границу раскатывания называют также верхним и нижним пределами пластичности.

Определив влажность на границе текучести и границе раскатывания, вычисляют число пластичности грунта I Р. Число пластичности представляет собой интервал влажности, в пределах которого грунт находится в пластичном состоянии, и определяется как разность между границей текучести и границей раскатывания грунта:

I Р = W L - W P

Чем больше число пластичности, тем более пластичен грунт. Минеральный и зерновой составы грунта, форма частиц и содержание глинистых минералов существенно влияют на границы пластичности и число пластичности.

Деление грунтов по числу пластичности и процентному содержанию песчаных частиц приведено в таблице.

Текучесть глинистых грунтов

Показать текучести I L выражается в долях единицы и используется для оценки состояния (консистенции) пылевато-глинистых грунтов.

Определяется расчетом из формулы:

I L =	W - W p
	I р

где W - природная (естественная) влажность грунта;
W p - влажность на границе пластичности, в долях единицы;
I p - число пластичности.

Показатель текучести для грунтов разной плотности

Скальные грунты

Скальные грунты - монолитные породы или в виде трещиноватого слоя с жесткими структурными связями, залегающие в виде сплошного массива или разделенные трещинами. К ним относятся магматические (граниты, диориты и др.), метаморфические (гнейсы, кварциты, сланцы и др.), осадочные сцементированные (песчаники, конгломераты и др.) и искусственные.

Они хорошо держат нагрузку на сжатие даже в водонасыщенном состоянии и при отрицательных температурах, а также не растворимы и не размягчаются в воде.

Являются хорошим основанием для фундаментов. Единственная сложность - это разработка скального грунта. Фундамент можно возводить непосредственно на поверхности такого грунта, без какого-либо вскрытия или заглубления.

Крупнообломочные грунты

class="h3_fon">

Крупнообломочные - несвязные обломки скальных пород с преобладанием обломков размером более 2 мм (свыше 50%).

По гранулометрическому составу крупнообломочные грунты подразделяют на:

• валунный d>200 мм (при преобладании неокатанных частиц - глыбовый),
• галечниковый d>10 мм (при неокатанных гранях -щебенистый)
• гравийный d>2 мм (при неокатанных гранях - дресвяный). К ним можно отнести гравий, щебень, гальку, дресву.

Эти грунты являются хорошим основанием, если под ними расположен плотный слой. Они сжимаются незначительно и являются надежными основаниями.

При наличии в крупнообломочных грунтах песчаного заполнителя более 40% или глинистого заполнителя более 30% от общей массы воздушно-сухого грунта в наименовании крупнообломочного грунта добавляют наименование вида заполнителя, и указывают характеристики его состояния. Вид заполнителя устанавливают после удаления из крупнообломочного грунта частиц крупнее 2 мм. Если обломочный материал представлен ракушкой в количестве ≥ 50%, грунт называют ракушечным, если от 30 до 50% - к наименованию грунта прибавляют с ракушкой.

Крупнообломочный грунт может быть пучинистым, если мелкая составляющая - пылеватый песок или глина.

Конгломераты

class="h3_fon">

Конгломераты - крупнообломочные породы, группа скалистых разрушенных, состоящих из отдельных камней разной фракции, содержащие более 50% обломков кристаллических или осадочных пород, не связанных между собой или же сцементированных посторонними примесями.

Как правило, несущая способность таких грунтов достаточно высокая и способна выдержать вес дома в несколько этажей.

Хрящеватые грунты

class="h3_fon">

Хрящеватые грунты - это смесь глины, песка, обломков камней, щебня и гравия. Они плохо размываются водой, не подвержены вспучиванию и вполне надежны.

Они не сжимаются и не размываются. В этом случае рекомендуется закладка фундамента с заглублением, как минимум, в 0,5 метра.

Дисперсионные грунты

Минеральный дисперсионный грунт состоит из геологических элементов различного происхождения и определяется по физико-химическим свойствам и геометрическим размерам частиц его составляющим.

Песчаные грунты

class="h3_fon">

Песчаные грунты - продукт разрушения горных пород, представляют собой сыпучую смесь зерен кварца и других минералов, образовавшихся в результате выветривания горных пород с размерами частиц от 0,1 до 2 мм, содержащие глины не более 3%.

Песчанные грунты по крупности частиц могут быть:

• гравелистые (25% частиц крупнее 2 мм);
• крупные (50% частиц по весу крупнее 0,5 мм);
• средней крупности (50% частиц по весу крупнее 0,25 мм);
• мелкие (размеры частиц - 0,1-0,25 мм)
• пылеватые (размеры частиц 0,005-0,05 мм). Они близки по своим проявлениям к глинистым грунтам.

По плотности подразделяются на:

• плотные;
• средней плотности;
• рыхлые.

Чем выше плотность, тем прочнее грунт.

Физические свойства:

• высокая сыпучесть, поскольку сцепления между отдельными зернами нет.
• легко разрабатываются;
• хорошая водопроницаемость, хорошо пропускают воду;
• не меняются в объеме при разном уровне водопоглощении;
• промерзают незначительно, не пучинистые;
• при нагрузках имеют свойство сильно уплотняться и проседать, но в довольно сжатые сроки;
• не пластичны;
• легко утрамбовываются.

Сухой чистый (в особенности крупный) кварцевый песок может выдержать большие нагрузки. Чем крупнее и чище пески, тем большую нагрузку может выдержать слой основания из него. Гравелистые, крупные и средней крупности пески значительно уплотняются под нагрузкой, незначительно промерзают.

Если пески залегают равномерно с достаточной плотностью и мощностью слоя, то такой грунт являются хорошей основой для фундамента и чем крупнее песок, тем большую нагрузку он может воспринимать. Рекомендуется закладка фундамента на глубине от 40 до 70 см.

Мелкий песок, разжиженный водой, особенно с примесями глины и ила, в качестве основания ненадежен. Пылеватые пески (размер частиц от 0,005 до 0,05 мм) слабо держат нагрузку, как основание требуют укрепление.

Супеси

class="h3_fon">

Супеси - грунты, в которых глинистые частицы размером менее 0,005 мм содержатся в пределах от 5 до 10%.

Плывуны - это супеси по свойствам близки к пылеватым пескам, содержащие большое количество пылеватых и очень мелких глинистых частиц. При достаточном водопоглощении пылеватые частицы начинаю играть роль смазки между крупными частицами и некоторые разновидности супесей становятся настолько подвижными, что текут, как жидкость.

Различают плывуны истинные и псевдоплывуны.

Истинные плывуны характеризуются присутствием пылевато-глинистых и коллоидных частиц, большой пористостью (> 40%), низкими водоотдачей и коэффициентом фильтрации, особенностью к тиксотропным превращениям, оплыванием при влажности 6 - 9% и переходом в текучее состояние при 15 - 17%.

Псевдоплывуны - пески, не содержащие тонких глинистых частиц, полностью водонасыщенные, легко отдающие воду, водопроницаемые, переходящие в плывунное состояние при определенном гидравлическом градиенте.

Плывуны практически непригодны для использования в качестве оснований фундаментов.

Глинистые грунты

class="h3_fon">

Глины - горные породы, состоящие из чрезвычайно мелких частиц (менее 0,005, мм), с небольшой примесью мелких песчаных частиц. Глинистые грунты образовались в результате физико-химических процессов, происходивших при разрушении горных пород. Характерным свойством их является сцепление мельчайших частиц грунта между собой.

Физические свойства:

• низкие водопропускные свойства, поэтому всегда содержат воду (от 3 до 60%, обычно 12-20%).
• увеличиваются в объеме при намокании и уменьшаются при высыхании;
• в зависимости от влажности обладают значительной связанностью частиц;
• сжимаемость глины высокая, уплотнение под нагрузкой низкое.
• пластичны только в пределах определенной влажности; при меньшей влажности они становятся полутвердыми или твердыми, при большей - из пластичного состояния переходят в текучее;
• размываются водой;
• пучинистость.

По поглощенной воде глины и суглинки подразделяют на:

• твердые,
• полутвердые,
• тугопластичные,
• мягкопластичные,
• текучепластичные,
• текучие.

Осадка зданий на глинистых грунтах, продолжается более длительное время, чем на песчаной почве. Глинистые грунты с песчаными прослойками легко разжижаются и поэтому обладают небольшой несущей способностью.

Сухие, плотно слежавшиеся глинистые грунты с большой мощностью слоя выдерживают значительные нагрузки от сооружений, если под ними находятся устойчивые подстилающие слои.

Глина, слежавшаяся в течение многих лет, считается хорошим основанием для фундамента дома.

Но такое такая глина встречается редко, т.к. в природном состоянии практически никогда не бывает сухой. Капиллярный эффект, присутствующий в грунтах с мелкой структурой, приводит к тому, что глина практически всегда находится во влажном состоянии. Так же влага может проникать через песчаные примеси в глине, поэтому влагопоглощение у глины происходит неравномерно.

Неоднородность влажности при замерзании грунта приводит к неравномерной пучинистости при отрицательных температурах, что может привести к деформации фундамента.

Пучинистыми могут быть все виды глинистых грунтов, а также пылеватые и мелкие пески.

Глинистые грунты - самые непредсказуемые для строительства.

Они могут размываться, разбухать, сжиматься, при замерзании вспучиваться. Фундаменты на таких грунтах строят ниже отметки промерзания.

При наличии лессовых и илистых грунтов необходимо принять меры к укреплению основания.

Макропористые глины

Глинистые грунты, обладающие в природном сложении видимыми невооруженным глазом порами, значительно превышающими скелет грунта, называют макропористыми. К макропористым грунтам относят лёссовые (более 50 % пылевидных частиц), наиболее распространенные на юге РФ и Дальнем Востоке. При наличии влаги лёссовидные грунты теряют устойчивость и размокают.

Суглинки

class="h3_fon">

Суглинки - грунты, в которых глинистые частицы размером менее 0,005 мм содержатся в пределах от 10 до 30%.

По своим свойствам они занимают промежуточное положение между глиной и песком. В зависимости от процентного содержания глины суглинки могут быть легкими, средними и тяжелыми.

Такой грунт как лёсс относится к группе суглинков, содержит значительное количество пылеватых частиц (0,005 - 0,05 мм) и водорастворимые известняки и др., очень пористый и при намокании сжимается. При замерзании вспучивается.

В сухом состоянии такие грунты обладают значительной прочностью, но при увлажнении их грунт размягчается и резко уплотняется. В результате происходят значительные осадки, сильные перекосы и даже разрушения возведенных на нем сооружений, в особенности из кирпича.

Таким образом, для того чтобы лессовидные грунты служили надежным основанием для сооружений, нужно полностью устранить возможность их замачивания. Для этого необходимо тщательно изучить режим грунтовых вод и горизонты их высшего и низшего стояния.

Ил (илистые грунты)

class="h3_fon">

Ил - образовавшиеся в начальной стадии своего формирования в виде структурных осадков в воде, при наличии микробиологических процессов. Большей частью такие грунты располагаются в местах торфоразработок, болотистых и заболоченных местах.

Ил - илистые грунты, водонасыщенный современный осадок преимущественно морских акваторий, содержащий органическое вещество в виде растительных остатков и гумуса, содержание частиц меньше 0,01 мм составляет 30-50% по массе.

Свойства илистых грунтов:

• Cильная деформируемость и высокая сжимаемость и как следствие - ничтожное сопроивление к нагрузкам и непригодность их использования в качестве естественного основания.
• Значительное влияние структурных связей на механические свойства.
• Незначительное сопротивление сил трения, что затрудняет применение в них свайных фундаментов;
• Органические (гуминовые) кислоты в иле, действуют разрушающе на бетон сооружений и фундамента.

Самым существенным явлением, возникающим в илистых грунтах под действием внешней нагрузки, как указывалось выше, является разрушение их структурных связей. Структурные связи в илах начинают разрушаться при относительно незначительных нагрузках, однако лишь при некоторой, вполне определенной для данного илистого грунта величине внешнего давления происходит лавинное (массовое) нарушение структурных связей, причем прочность илистого грунта резко снижается. Эта величина внешнего давления носит название "структурной прочности грунта". Если давление на илистый грунт меньше структурной прочности, то свойства его близки к свойствам твердого тела малой прочности, причем, как показывают соответствующие опыты, ни сжимаемость ила, ни его сопротивление сдвигу практически не зависят от природной влажности. При этом угол внутреннего трения илистого грунта мал, а сцепление имеет вполне определенную величину.

Последовательность возведения фундаментов на илистых грунтах:

• Производится "выемка" этих грунтов, и замещают послойно песчаным грунтом;
• Отсыпают каменную/щебеночную подушку, ее мощность определяется расчетом, необходимо, чтобы на поверхность илистого грунта от сооружения и подушки приходилось давление неопасное для илистого грунта;
• После этого возводится сооружение.

Сапропель

class="h3_fon">

Сапропель - пресноводный ил, образовавшийся на дне застойных водоемов из продуктов распада растительных и животных организмов и содержащий более 10% (по массе) органического вещества в виде гумуса и растительных остатков.

Сапропель имеет пористую структуру и, как правило, текучую консистенцию, высокую дисперсность - содержание частиц крупнее 0,25 мм обычно не превышает 5% по массе.

Торф

class="h3_fon">

Торф - органический грунт, образовавшийся в результате естественного отмирания и неполного разложения болотных растений в условиях повышенной влажности при недостатке кислорода и содержащий 50% (по массе) и более органических веществ.

В их состав входит большое количество растительных осадков. По количеству их содержания различают:

• слабозаторфованные грунты (относительное содержание растительных осадков - менее 0,25);
• среднезаторфованные (от 0,25 до 0,4);
• сильнозаторфованные (от 0,4 до 0,6) и торфы (свыше 0,6).

Торфяники обычно сильно увлажнены, отличаются сильной неравномерной сжимаемостью и практически непригодны как основание. Чаще всего их заменяют на более пригодные основания, например, песчаные.

Заторфованный грунт

Грунт заторфованный - песок и глинистый грунт, содержащий от 10 до 50% (по массе) торфа.

Влажность грунта

Из-за капиллярного эффекта грунты с мелкой структурой (глина, пылеватые пески) находятся во влажном состоянии даже при низком уровне грунтовых вод.

Поднятие воды может достигать:

• в суглинках 4 - 5 м;
• в супесях 1 - 1,5 м;
• в пылеватых песках 0,5 - 1 м.

Условия для слабопучинистого грунта

Относительно безопасные условия, чтобы грунт считался слабопучинистым, когда подземная вода расположена ниже расчетной глубины промерзания:

• в пылеватых песках на 0,5 м;
• в супесях на 1 м;
• в суглинках на 1,5 м;
• в глинах на 2 м.

Условия для среднепучинистого грунта

Грунт можно отнести к категории среднепучинистой, когда подземная вода расположена ниже расчетной глубины промерзания:

• в супесях на 0,5 м;
• в суглинках на 1 м;
• в глинах на 1,5 м.

Условия для сильнопучинистого грунта

Грунт будет сильнопучинистый, если уровень грунтовых вод будет выше, чем для среднепучинистых грунтов.

Определение типа грунта на глаз

Даже далекий от геологии человек, сможет отличить глину от песка. Но определить на глаз долю глины и песка в грунте уже не каждый сможет. Какой грунт перед вами суглинок или супесь? И каков процент чистой глины и ила в таком грунте?

Для начала обследуйте соседние жилые участки. Опыт создания фундамента соседей может дать полезную информацию. Покосившиеся заборы, деформации фундаментов при неглубоком их заложении и трещины в стенах таких домов говорят о пучинистых грунтах.

Потом нужно взять пробу грунта со своего участка, желательно ближе к месту будущего дома. Некоторые советуют сделать ямку, но узкую ямку глубокой не выроешь, да и что с ней потом делать?

Я предлагаю простой и очевидный вариант. Начните своё строительство с выкапывания ямы под септик.

У вас получится колодец с достаточной глубиной (не менее 3 метров, можно больше) и шириной (не менее 1 метра), который дает кучу преимуществ:

• простор для взятия проб грунта с разной глубины;
• визуальный осмотр сечения грунта;
• возможность проверки грунта на прочность не вынимая грунт, в том числе и боковых стенок;
• яму вам обратно закапывать не нужно.

Только установите в колодец в ближайшее время бетонные кольца, чтобы колодец не осыпался от дождей.

Определение грунта по внешнему виду

Состояние сухой породы

Глина	Твёрдая в кусках, при ударе колется на отдельные комья. Комочки раздавливаются с большим трудом. Очень трудно растираются в порошок.
Суглинки	Комья и куски сравнительно тверды, при ударе рассыпаются, образуя мелочь. Растертая на ладони масса не дает ощущения однородного порошка. Песка на ощупь при растирании мало. Комочки раздавливаются легко.
Супесь	Сцепление между частицами слабое. Комья легко рассыпаются от давления рукой и при растирании чувствуется неоднородный порошок, в котором явно чувствуется присутствие песка. Супесь пылеватая при растирании напоминает сухую муку.
Песок	Песчаная саморассыпающаяся масса. При растирании в ладонях ощущение песчаной массы, преобладают крупные песчаные частицы.

Состояние влажной породы

Глина	Пластичное, липкое и мажущее	Шар при сдавливании не образует трещин по краям. При раскатывании даёт прочный и длинный шнур диаметром < 1 мм.
Суглинки	Пластичное	Шар при сдавливании образует лепёшку с трещинами по краям. Длинного шнура не образуется.
Супесь	Слабо пластичное	Образуется шар, который при лёгком надавливании рассыпается. Не скатывается в шнур или трудно скатывается и легко распадается на кусочки.
Песок	При переувлажнении переходит в текучее состояние	Не скатывается в шар и шнур.

Метод осветления воды

Метод определения типа грунта по скорости осветления воды за 1 минуту в пробирке (или стакане), в которую помещают щепотку почвы.

Тип фундамента от грунта

• Торф - свайный фундамент.
• Пылевые пески, тягучие глины - заглубленный фундамент с гидроизоляцией.
• Мелкие и средние пески, твердые глины - фундамент неглубокого заложения.
• Во влажных грунтах (глина, суглинок, супесь или пылеватый песок) глубина заложения фундамента - больше расчетной глубины промерзания.

]: скальные (грунты с жесткими связями) и нескальные (грунты без жестких связей).

ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация

В классе скальных грунтов выделяют магматические, метаморфические и осадочные породы, которые подразделяются по прочности, размягчаемости и растворимости в соответствии с табл. 1.4. К скальным грунтам, прочность которых в водонасыщенном состоянии менее 5 МПа (полускальные), относятся глинистые сланцы, песчаники с глинистым цементом, алевролиты, аргиллиты, мергели, мелы. При водонасыщении прочность этих грунтов может снижаться в 2—3 раза. Кроме того, в классе скальных грунтов выделяются также искусственные — закрепленные в естественном залегании трещиноватые скальные и нескальные грунты.

ТАБЛИЦА 1.4. КЛАССИФИКАЦИЯ СКАЛЬНЫХ ГРУНТОВ

Грунт	Показатель
По пределу прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии, МПа
Очень прочный	R c > 120
Прочный	120 ≥ R c > 50
Средней прочности	50 ≥ R c > 15
Малопрочный	15 ≥ R c > 5
Пониженной прочности	5 ≥ R c > 3
Низкой прочности	3 ≥ R c ≥ 1
Весьма низкой прочности	R c < 1
По коэффициенту размягчаемости в воде
Неразмягчаемый	K saf ≥ 0,75
Размягчаемый	K saf < 0,75
По степени растворимости в воде (осадочные сцементированные), г/л
Нерастворимый	Растворимость менее 0,01
Труднорастворимый	Растворимость 0,01—1
Среднерастворимый	- || - 1—10
Легкорастворимый	- || - более 10

Эти грунты подразделяются по способу закрепления (цементация, силикатизация, битумизация, смолизация, обжиг и др.) и по пределу прочности на одноосное сжатие после закрепления так же, как и скальные грунты (см. табл. 1.4).

Нескальные грунты подразделяют на крупнообломочные, песчаные, пылевато-глинистые, биогенные и почвы.

К крупнообломочным относятся несцементированные грунты, в которых масса обломков крупнее 2 мм составляет 50 % и более. Песчаные — это грунты, содержащие менее 50 % частиц крупнее 2 мм и не обладающие свойством пластичности (число пластичности I р < 1 %).

ТАБЛИЦА 1.5. КЛАССИФИКАЦИЯ КРУПНООБЛОМОЧНЫХ И ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОМУ СОСТАВУ

Крупнообломочные и песчаные грунты классифицируются по гранулометрическому составу (табл. 1.5) и по степени влажности (табл. 1.6).

ТАБЛИЦА 1.6. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ КРУПНООБЛОМОЧНЫХ И ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО СТЕПЕНИ ВЛАЖНОСТИ S r

Свойства крупнообломочного грунта при содержании песчаного заполнителя более 40 % и пылевато-глинистого более 30 % определяются свойствами заполнителя и могут устанавливаться по испытанию заполнителя. При меньшем содержании заполнителя свойства крупнообломочного грунта устанавливают испытанием грунта в целом. При определении свойств песчаного заполнителя учитывают следующие его характеристики — влажность, плотность, коэффициент пористости, а пылевато-глинистого заполнителя — дополнительно число пластичности и консистенцию.

Основным показателем песчаных грунтов, определяющим их прочностные и деформационные свойства, является плотность сложения. По плотности сложения пески подразделяются по коэффициенту пористости е , удельному сопротивлению грунта при статическом зондировании q с и условному сопротивлению грунта при динамическом зондировании q d (табл. 1.7).

При относительном содержании органического вещества 0,03 < I от ≤ 0,1 песчаные грунты называют грунтами с примесью органических веществ. По степени засоленности крупнообломочные и песчаные грунты подразделяют на незасоленные и засоленные. Крупнообломочные грунты относятся к засоленным, если суммарное содержание легко- и среднерастворимых солей (% от массы абсолютно сухого грунта) равно или более:

• - 2 % — при содержании песчаного заполнителя менее 40 % или пылевато-глинистого заполнителя менее 30 %;
• - 0,5 % — при содержании песчаного заполнителя 40 % и более;
• - 5 % — при содержании пылевато-глинистого заполнителя 30 % и более.

Песчаные грунты относятся к засоленным, если суммарное содержание указанных солей составляет 0,5 % и более.

Пылевато-глинистые грунты подразделяют по числу пластичности I p (табл. 1.8) и по консистенции, характеризуемой показателем текучести I L (табл. 1.9).

ТАБЛИЦА 1.7. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО ПЛОТНОСТИ СЛОЖЕНИЯ

Песок	Подразделение по плотности сложения
	плотный	средней плотности	рыхлый
По коэффициенту пористости
Гравелистый, крупный и средней крупности	e < 0,55	0,55 ≤ e ≤ 0,7	e > 0,7
Мелкий	e < 0,6	0,6 ≤ e ≤ 0,75	e > 0,75
Пылеватый	e < 0,6	0,6 ≤ e ≤ 0,8	e > 0,8
По удельному сопротивлению грунта, МПа, под наконечником (конусом) зонда при статическом зондировании
	q c > 15	15 ≥ q c ≥ 5	q c < 5
Мелкий независимо от влажности	q c > 12	12 ≥ q c ≥ 4	q c < 4
Пылеватый: маловлажный и влажный водонасыщенный	q c > 10 q c > 7	10 ≥ q c ≥ 3 7 ≥ q c ≥ 2	q c < 3 q c < 2
По условному динамическому сопротивлению грунта МПа, погружению зонда при динамическом зондировании
Крупный и средней крупности независимо от влажности	q d > 12,5	12,5 ≥ q d ≥ 3,5	q d < 3,5
Мелкий: маловлажный и влажный водонасыщенный	q d > 11 q d > 8,5	11 ≥ q d ≥ 3 8,5 ≥ q d ≥ 2	q d < 3 q d < 2
Пылеватый маловлажный и влажный	q d > 8,8	8,5 ≥ q d ≥ 2	q d < 2

ТАБЛИЦА 1.8. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ПО ЧИСЛУ ПЛАСТИЧНОСТИ

Среди пылевато-глинистых грунтов необходимо выделять лёссовые грунты и илы. Лёссовые грунты — это макропористые грунты, содержащие карбонаты кальция и способные при замачивании водой давать под нагрузкой просадку, легко размокать и размываться. Ил — водонасыщенный современный осадок водоемов, образовавшийся в результате протекания микробиологических процессов, имеющий влажность, превышающую влажность на границе текучести, и коэффициент пористости, значения которого приведены в табл. 1.10.

ТАБЛИЦА 1.9. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ПО ПОКАЗАТЕЛЮ ТЕКУЧЕСТИ

ТАБЛИЦА 1.10. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ИЛОВ ПО КОЭФФИЦИЕНТУ ПОРИСТОСТИ

Пылевато-глинистые грунты (супеси, суглинки и глины) называют грунтами с примесью органических веществ при относительном содержании этих веществ 0,05 < I от ≤ 0,1. По степени засоленности супеси, суглинки и глины подразделяют на незаселенные и засоленные. К засоленным относятся грунты, в которых суммарное содержание легко- и среднерастворимых солей составляет 5 % и более.

Среди пылевато-глинистых грунтов необходимо выделять грунты, проявляющие специфические неблагоприятные свойства при замачивании: просадочные и набухающие. К просадочным относятся грунты, которые под действием внешней нагрузки или собственного веса при замачивании водой дают осадку (просадку), и при этом относительная просадочность ε sl ≥ 0,01. К набухающим относятся грунты, которые при замачивании водой или химическими растворами увеличиваются в объеме, и при этом относительное набухание без нагрузки ε sw ≥ 0,04.

В особую группу в нескальных грунтах выделяют грунты, характеризуемые значительным содержанием органического вещества: биогенные (озерные, болотные, аллювиально-болотные). В состав этих грунтов входят заторфованные грунты, торфы и сапропели. К заторфованным относятся песчаные и пылевато-глинистые грунты, содержащие в своем составе 10—50 % (по массе) органических веществ. При содержании органических веществ 50 % и более грунт называется торфом. Сапропели (табл. 1.11) — пресноводные илы, содержащие более 10 % органических веществ и имеющие коэффициент пористости, как правило, более 3, а показатель текучести более 1.

ТАБЛИЦА 1.11. ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ САПРОПЕЛЕЙ ПО ОТНОСИТЕЛЬНОМУ СОДЕРЖАНИЮ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА

Почвы — это природные образования, слагающие поверхностный слой земной коры и обладающие плодородием. Подразделяют почвы по гранулометрическому составу так же, как крупнообломочные и песчаные грунты, а по числу пластичности, как пылевато-глинистые грунты.

К нескальным искусственным грунтам относятся грунты, уплотненные в природном залегании различными методами (трамбованием, укаткой, виброуплотнением, взрывами, осушением и др.), насыпные и намывные. Эти грунты подразделяются в зависимости от состава и характеристик состояния так же, как и природные нескальные грунты.

Скальные и нескальные грунты, имеющие отрицательную температуру и содержащие в своем составе лед, относятся к мерзлым грунтам, а если они находятся в мерзлом состоянии от 3 лет и более, то к вечномерзлым.