2.1.1 Классификация и физико-механические свойства грунтов

Нескальные грунты. По своему происхождению и условиям формирования грунты бывают следующих видов.

Континентальные отложения:

элювиальные (залегающие в местах их первоначального возникновения) ;

делювиальные (располагающиеся на склонах той же возвышенности, где они возникли, и перемещаемые только под действием силы тяжести и смыва атмосферными водами);

аллювиальные (переносимые водным потоком на большие расстояния) — речные;

ледниковые (образованные в результате действия ледников)валунные глины, суглинки;

озерно-ледниковые — ленточные глины, супеси;

эоловые (продукты физического выветривания пород, переносимые воздушным потоком) — лессовые суглинки, пески дюн.

Морские отложения: глины, илы, заторфованные пески, супесь.

Нескальные грунты (рыхлые, мягкие) делят на крупнообломочные, песчаные и глинистые.

В зависимости от размера частиц в рыхлых грунтах различают следующие фракции:

Крупнообломочные и песчаные грунты по гранулометрическому зерновому составу классифицируют следующим образом:

Гранулометрический зерновой состав грунтов изображают в виде графиков, где по вертикальной оси откладывают процентное содержание фракций размером меньше данного диаметра, а по горизонтальной оси — диаметр частиц на логарифмической сетке (рис. 11.1). Чем круче кривая, тем однороднее грунт.

Глинистые грунты классифицируют по содержанию в них глинистых частиц, т. е. частиц менее 0,005 мм, следующим образом:

Если в глинистом грунте содержится пылеватых частиц больше, чем песчаных, к его наименованию добавляют слово «пылеватый». Если в глинистом грунте содержится более 15 % крупнообломочных включений (частиц крупнее 2 мм) —это отмечают в его наименовании: например, щебнисто-дресвяный суглинок и т. д.

Для характеристики физических свойств грунтов существует три основных показателя, определяемые лабораторным способом по действующим стандартам: плотность грунта р, плотность частиц грунта р3 и влажность грунта.

Плотность грунта д — это отношение массы образца грунта, включая массу воды в его порах, к объему образца грунта. Определяется методом режущего кольца, методом парафинирования, методом «лунки», радиоизотопным плотномером и др. В природе изменяется от 1,2 до 2,4 г/см3 (т/м3).

Плотность частиц грунта р5 — это отношение массы сухого грунта, исключая массу воды в его порах, к объему твердой части этого грунта. Определяется в лабораторных условиях пикно-метрическим методом. Плотность частиц грунта р5 в природе колеблется от 2,65 до 3,3 г/см3 в зависимости от минералогического состава частиц.

Влажность грунта 47 — это отношение массы воды в грунте к массе сухого грунта в долях единицы или процентах. Влажность определяют высушиванием образца до постоянной массы при температуре 105 °С.

Зная эти величины, расчетным путем можно определить физическое состояние грунта или характеристику фазового состава грунта (табл. 11.1).

11.1. Формулы для определения характеристик фазового состава грунта

В зависимости от влажности глинистые грунты могут иметь по консистенции три состояния: твердое, пластичное, текучее. Для их качественной характеристики вводят условные понятия: границу текучести Wl — влажность при переходе грунта из пластичного в текучее состояние, которую определяют погружением стандартного металлического конуса на заданную глубину; границу раскатывания Wp — влажность при переходе из пластичного в твердое состояние, которую определяют раскатыванием грунта в жгутик до распадания его на части при диаметре 3 мм.

Важной характеристикой глинистых грунтов, влияющей на его уплотняемость, является число пластичности Iр = Wl—Wp

В зависимости от числа пластичности грунты классифицируют следующим образом:

Существуют нескальные грунты особого типа: просадочные, набухающие, мерзлые, илы. Их характерные особенности следующие.

Илы имеют ярко выраженную структурную прочность, при ее нарушении переходят в разжиженное текучее состояние; просадочные грунты при замачивании дают осадку; набухающие при замачивании увеличиваются в объеме; мерзлые грунты обладают повышенной механической прочностью, склонностью к пучению, повышенным электросопротивлением, способностью к возникновению пластических деформаций при длительном воздействии нагрузок.

Строительные свойства мерзлых грунтов оценивают льдистостыо, т. е. содержанием в них льда, и физическим состоянием.

По льдистости мерзлые грунты делят на сильнольдистые (содержание льда более 50 %), льдистые (содержание льда 25...50 %), слабольдистые (содержание льда менее 25%); по физическому состоянию — на твердомерзлые (низкотемпературные), прочно спаянные льдом, практически несжимаемые; пластичномерзлые (высокотемпературные) с большим содержанием незамерзающей воды, относительно малосжимаемые в мерзлом состоянии.

Различают грунты вечномерзлые и сезонномерзлые. Глубина промерзания грунтов зависит от теплофизических свойств грунта и внешних факторов — температуры наружного воздуха, скорости ветра, наличия снежного покрова. Мерзлые грунты применительно к механизированной разработке их в разрыхленном состоянии делят на ряд групп (табл. П.2).

Скальные грунты. По происхождению подразделяются на следующие виды:

магматические — гранит, диорит, сиенит, габбро, липарит, трахит, андезат, порфир, диабаз, базальт, туф;

метаморфические — гнейс, кварцит, кристаллический сланец, филлит, глинистый сланец, роговик, мрамор, яшма;

осадочные — сцементированный конгломерат брекчия, песчаник, туфит, алевролит, аргилит, опоня, трепел, диатомит, известняк, гипс, ангидрит, каменная соль, мел.

По временному сопротивлению одноосному сжатию образцов пород в водонасыщенном состоянии скальные грунты классифицируют следующим образом:

11.2. Распределение мерзлых грунтов на группы в зависимости от трудности их разработки механизированным способом