§ 17. Гранулометрический состав грунтов

Гранулометрический состав выражается в весовом содержании различных групп зерен выбранного размера в процентах по отно­шению к весу абсолютно сухого грунта. Группы зерен в милли­метровой размерности называются фракциями гранулометрического состава. Принятые в геологии размеры обломков и частиц грунта приведены в классификационной табл. 3 (глава II, § 5). Грануло­метрический анализ состоит в разделении смеси зерен, слагающих грунт, на отдельные, заранее выбранные группы или фракции В СССР для выделения крупных фракций с размером зерен боль­ше 0,25 мм производят просеивание грунта через набор сит с диа­метрами отверстий: 10;7; 5;3; 2;1; 0,5 и 0,25 мм. Выявление более мелких фракций осуществляется по способу Сабанина-Робинзона, основанного на использовании силы тяжести путем отмучивания частиц в стоячей воде.

Классификация грунтов по данным гранулометрического со­става проводится по двух- и трехчленной характеристикам. В двух­членной классификации разделение производится по двум группам: меньше 0,01 мм (физическая глина) и больше 0,01 мм (физический песок). Двухчленная классификация проф. М. В. Кленовой разра­ботана для мелкозернистых, илистых грунтов и применяется для составления грунтовых карт. При инженерно-геологических иссле­дованиях и в транспортном строительстве принята трехчленная классификация, которая учитывает относительное содержание в грунте трех групп: песчаной (2—0,05 мм), пылевато-илистой (0,05—0,005 мм) и глинистой (меньше 0,005 мм). Для оценки грунтов при дноуглубительных работах разработана специальная гранулометрическая характеристика грунтов (табл. 8).

В основе классификации грунтов заключены данные по изыска­ниям, полевые и лабораторные исследования и учтены физико- механический состав, состояние плотности в условиях естествен­ного залегания для несвязных грунтов, консистенция в условиях залегания для связных грунтов и прилипаемость.

Таблица 8

Гранулометрическая характеристика грунтов

§18. Физические свойства грунтов

Изучение физических свойств грунтов дает возможность опре­делить их физическое состояние по коэффициентам пористости, влажности, консистенции, а также установить поведение грунта под действием внешних сил по коэффициентам сжимаемости, водопроводности и внутреннего трения.

Как было установлено выше, рыхлые грунты без жесткой связи между зернами не образуют сплошной массы, а обладают пори­стостью. Пористость является важной физической характеристи­кой грунта как дисперсного тела. В природных условиях грунт в порах содержит в том или ином количестве воду, оказываю­щую большое влияние на взаимосвязь минеральных частиц грунта. Влажность является второй важной физической характе­ристикой грунта. Существенными физическими характеристиками являются удельный вес и объемный вес грунта в естественном состоянии.

Объемный вес грунта есть вес грунта в естественной ненару­шенной структуре в единице объема и выражается

В дальнейшем весовую влажность будем выражать в долях единицы.

Объемный вес скелета грунта, численно равный весу твердых частиц в единице объема грунта (объем зерен плюс объем пор), является важной характеристикой. Если принять объем исследуе

Оценка плотности сыпучих грунтов в их естественном залега­нии имеет большое значение для характеристики их как оснований под гидротехнические сооружения и для разработки дноуглуби­тельными снарядами. Плотность залегания в естественных услови­ях зависит от пористости или коэффициента пористости песка. Для определения относительной плотности принято считать, что она равна нулю при наиболее рыхлом состоянии и равна единице при самом плотном состоянии. Эти условия позволяют определить относительную плотность грунта по следующему выражению:

Силы трения и сцепления определяют величину естественного откоса грунта. Если насыпать струей сухой песок на горизонталь­ную поверхность, то он примет форму конуса. Угол уклона конуса к горизонту носит название угла естественного откоса. Для песков угол естественного откоса меняется в зависимости от состава, крупности зерен, их окатанности и формы. Как показали опыты, угол естественного откоса песков колеблется в пределах 30—40°. В связных глинистых грунтах в зависимости от влажности угол естественного откоса меняется от 0 до 90°. Определение в лабора­тории угла естественного откоса глинистых грунтов не дает на­дежных результатов.

Грунты откосов прорези морских каналов поддерживаются мас­сой воды, заключенной в прорези, что отличает их от грунтов в выемках на суше (автодорожное строительство и др.).