2. Гранулометрический состав грунтов (твердый компонент)

Дисперсные грунты состоят из твердой фазы и пор, заполненных воздухом и водой с растворимой в ней солями. Под твердой фазой мы понимаем твердые частицы минерального или органического происхождения, составляющие скелетную основу грунта. Размеры твердых частиц измеряются в широких приделах от микрометров до десятков сантиметров.

Частицы, близкие по размерам, объединяются в группы, называемые фракциями (деление условное).

Фракция – это группа частиц (или обломков) грунта определенного интервала размеров.

Количественное соотношение различных фракций в дисперсных породах характеризуется гранулометрическим составом. Он показывает, какого размера частицы и в каком количестве содержатся в той или иной породе.

Гранулометрический состав – относительное содержание в грунте фракций различного размера, выраженное в процентах к массе абсолютно сухого вещества.

Гранулометрический состав позволяет классифицировать грунты, оценивать однородность, условия их образования, характеризовать физико-механические свойства грунтов, возможность использования их для различных хозяйственных целей.

При выполнении гранулометрического анализа определяются кристаллы, обломки кристаллов или пород, которые получили название структурных элементов.

Эти структурные первичные элементы могут соединяться и образовывать агрегаты. При гранулометрическом анализе они должны быть разрушены до первичных. В противном случае получаем микроагрегатный состав, характеризующий не первичную, а вторичную дисперсность.

Гранулометрический состав наряду с минеральным составом является одним из существенных признаков, определяющих свойства горных пород. В 1949 г. С.С. Морозов установил, что частицы размером <0,001мм имеют резко отличный и минеральный состав и свойства от частиц размером >0,001мм. В этой фракции преобладают глинистые частицы, ее назвали глинистой. В частицах 2-0,005мм преобладают первичные силикаты, а в частицах >2мм – обломки горных пород. Следовательно, и свойства этих фракций будут различными.

От гранулометрического состава зависят многие свойства горных пород – пластичность, водопроницаемость, сжимаемость, набухаемость и т.д., причем с увеличением размера преобладающих частиц увеличивается водопроницаемость, ухудшаются пластичные свойства, уменьшается влагоемкость, уменьшается набухаемость и т.д.

Для каждой фракции характерны определенные особенности и свойства.

Галька и валуны – это обломки пород различного петрографического состава. Характеризуются высокой водопроницаемостью и водоотдачей, не обладают капиллярными свойствами. Прочность грунтов зависит от свойств и состава минералов и пород, слагающих эти частицы (табл. 3.5.).

Песчаная фракция (0,05-2мм) состоит из обломков минералов. Эти частицы не обладают связностью, непластичны, ненабухаемы, обладают хорошей водопроницаемостью и капиллярными свойствами, частицы <0,25мм могут переходить в плывунное состояние.

Пылеватые частицы (0,005-0,05мм) состоят из аморфной некристаллической кремнекислоты. Обладают слабой связностью, не набухают, непластичны, слабоводопроницаемы и слабо отдают воду, обладают хорошей капиллярностью, легко переходят в плывунное состояние, обладают просадочностью.

Глинистые частицы (<0,005мм) состоят из вторичных глинистых минералов. Обладают связностью, влагоемкостью, пластичностью, водонепроницаемы, набухающие, обладают липкостью, могут переходить в текучее состояние, при высыхании образуют твердое тело.

Горные породы в естественном залегании состоят обычно из смеси фракций и свойства их зависят от преобладающих фракций.

В зависимости от гранулометрического состава выделяют: грунт глинистый (подразделяется на глину, суглинок, супесь), в котором преобладают глинистые частицы; грунт песчаный (преобладают песчаные частицы) делится на песок пылеватый, мелкий, средний, крупный, гравелистый; грунт гравийный; грунт галечниковый; грунт валунный.

Таблица 3.5.