Вопрос 2 - Классификация и типы грунтовых оснований

Итак, грунтом называют горные породы, а также твердые отходы производственной и хозяйственной деятельности человека, находящиеся в пределах зоны выветривания земли и являющиеся объектом инженерно-строительной деятельности человека.

В соответствии с ГОСТ 25 100 – 95 «Грунты. Классификация» все грунты классифицируются по характеру структурных связей (классы); по происхождению (группы); по условиям образования (подгруппы) по петрографическому и гранулометрическому составу, степени неоднородности и числу пластичности (тип); по структуре, текстуре, составу связующего вещества, плотности сложения, относительному содержанию и степени разложения органических веществ, по степени уплотнения от собственного веса (вид). ГОСТ 25 100 – 95 разделяет все грунты на два класса: грунты с жесткими структурными связями (класс скальных грунтов); грунты без жестких структурных связей (класс нескальных грунтов). В зависимости от предела прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии (R_c) скальные грунты естественного или искусственного происхождения делят на скальные (R_c ≥ 5 МПа) и полускальные (R_c < 5 МПа).

Искусственные скальные породы могут быть получены закреплением грунта в природном залегании различными методами: силикатизацией, цементацией, смолизацией, термической обработкой и др.

Пески относят к группе обломочных несцементированных грунтов, подгруппе обломочных песчаных. Наиболее важные показатели, характеризующие несущую способность песчаных грунтов, приведены в таблице 2.5.

Основные характеристики глинистых грунтов (супесей, суглинков и глин) приведены в таблице 2.6.

Таблица 2.5 – Основные характеристики песчаных грунтов

Тип (по гранулометри-ческому составу и массе частиц размером d )	Вид (по плотности сложения)	Разновидность (по степени влажности Sr)
Песок гравелистый (частиц размерами более 2 мм содержится более 25 %).	Плотные (е < 0,55) Средней плотности (0,55 < е ≤ 0,70). Рыхлые (е > 0,70).	Маловлажные (0 < Sr ≤ 0,5). Влажные (0,5 < Sr ≤ 0,8). Насыщенные водой (0,8 < Sr ≤ 1).
Песок крупный (частиц размерами более 0,5 мм содержится более 50 %).	Плотные (е < 0,55) Средней плотности (0,55 < е ≤ 0,70). Рыхлые (е > 0,70).	Маловлажные (0 < Sr ≤ 0,5). Влажные (0,5 < Sr ≤ 0,8). Насыщенные водой (0,8 < Sr ≤ 1).
Песок средней крупности (частиц размерами более 0,25 мм содержится более 50 %).	Плотные (е < 0,55) Средней плотности (0,55 < е ≤ 0,70). Рыхлые (е > 0,70).	Маловлажные (0 < Sr ≤ 0,5). Влажные (0,5 < Sr ≤ 0,8). Насыщенные водой (0,8 < Sr ≤ 1).
Песок мелкий (частиц размерами более 0,1 мм содержится более 75 %).	Плотные (е < 0,60) Средней плотности (0,60 < е ≤ 0,75). Рыхлые (е > 0,75).	____
Песок пылеватый (частиц размерами более 0,1 мм содержится менее 75 %).	Плотные (е < 0,60) Средней плотности (0,60 < е ≤ 0,80). Рыхлые е > 0,80).	____

Примечание.

е – коэффициент пористости грунта.

Таблица 2.6 – Основные характеристики глинистых грунтов

Тип (наименование по числу пластичности Jр )	Вид (наименование по наличию включений размером d, мм и по содержанию крупных частиц, % )	Разновидность (по консистенции, характеризующейся показателем текучести JL)
Супеси 1 ≤ Jр ≤ 7	С галькой (щебнем) или гравием (дресвой) (частиц размерами более 2 мм содержится 15 - 25 %)	Твердые (JL < 0), пластичные (0 ≤ JL ≤ 1), текучие (JL > 1).
Суглинки 7 < Jр ≤ 17 Глины Jр > 17.	Галечниковые (щебенистые) или гравелистые (дресвяные) (частиц размерами более 2 мм содержится 26 - 50 %)	Суглинки и глины твердые (JL < 0), полутвердые (0 ≤ JL ≤ 0,25), тугопластичные (0,25 ≤ JL ≤ 0,50), мягкопластичные (0,50 ≤ JL ≤ 0,75), текучепластичные (0,75 ≤ JL ≤ 1,0), текучие (JL > 1).

К классу нескальных относят грунты: валунные, галечниковые, гравийные, песчаные, пылеватые и глинистые (супеси, суглинки и глины), лессовые, илы, биогенные почвы (сапропель, торф), искусственные (уплотненные, насыпные, намывные).

Валунными считают грунты с содержанием частиц крупнее 200 мм более 50 %, галечниковые – с частицами крупнее 10 мм более 50 %; гравийные – масса частиц крупнее 2 мм более 50 %.

К глинистым грунтам относят лессы (макропористые грунты), у которых поры видны невооруженным глазом. Лессы – пылевато-глинистые грунты, содержащие более 50 % (по массе) пылеватых (размером 0,05 – 0,005 мм) частиц, легко- и среднерастворимые соли и карбонаты кальция. В сухом состоянии лессовые грунты содержат вертикальный откос и выдерживают нагрузку до 0,1 - 0,3 МПа. При замачивании водой лессовые грунты теряют свои прочностные характеристики, так как коренным образом меняется их структура.

В зависимости от структуры глинистые грунты могут быть просадочными и набухающими. Просадочные грунты под действием внешней нагрузки или собственного веса при замачивании дают просадку и характеризуются относительной просадочностью ε_Sl

(отношение уменьшения высоты замоченного образца грунта при давлении, ожидаемом после возведения сооружения, к высоте образца грунта с природными влажностью и давлением).

При ε_Sl < 0,01 грунты считают непросадочными, при ε_Sl > 0,01 – просадочными; при ε_Sl = 0,01 … 0,05 – малосжимаемыми, при ε_Sl > 0,05 – сильносжимаемыми.

Наибольшая просадочность наблюдается у макропористых (лессовых) грунтов, которые разделяются на два вида: низкопористые (е ≤ 0,80) и высокопористые (е > 0,80). В зависимости от возможности проявления просадки грунтов от собственного веса просадочные, в основном лессовые грунты, подразделяют на два типа:

1 - возможна просадка от внешней нагрузки, а просадка грунтов от собственного веса отсутствует или не превышает 5 см.

2 - помимо просадки грунтов от внешней нагрузки просадка их от собственного веса превышает 5 см.

К набухающим относят грунты, которые при замачивании увеличиваются в объеме и характеризуются относительным набуханием без возможности бокового расширения ε_Sω (отношение увеличения высоты замоченного образца к его начальной высоте при естественной влажности). В зависимости от значения ε_Sω грунты разделяют на набухающие (ε_Sω < 0,12) и сильно набухающие (ε_Sω > 0,12).

Набухающие делятся на слабо набухающие (0,04 ≤ ε_Sω ≤ 0,08) и средне набухающие (0,08 ≤ ε_Sω ≤ 0,08).

Все глинистые грунты могут быть набухаемыми. Но со строительной точки зрения к набухающим относят в основном глины, у которых при замачивании возникают большие силы набухания, стремящиеся выдавить опору вверх. Неравномерность набухания и усадки грунтов приводит к большим деформациям сооружений.

В группе осадочных несцементированных грунтов отдельными подгруппами классифицируют биогенные грунты (сапропели заторфованные, торфы) и почвы, которые как и илы, практически не используются в качестве оснований фундаментов.

Кроме выше перечисленных показателей песчаные и глинистые грунты характеризуются относительным содержанием органических веществ, степенью засоленности, температурой и льдинистостью (степенью цементации льдом).

Отдельной группой установлены искусственные грунты, подгруппы которых следующие: уплотненные в природном залегании, насыпные, намывные грунты.

Так как практически несжимаемыми могут быть только скальные грунты, а все основания деформируются под действием нагрузок и, следовательно, вызывают деформации надфундаментной части сооружения (осадки, крены, сдвиги), к основаниям любого фундамента предъявляют требования:

- достаточная прочность;

- сжимаемость грунтов в пределах, допустимых для нормальной эксплуатации сооружения;

- устойчивость против вымывания или выщелачивания.

В качестве оснований желательно использовать грунты скальных или крупнообломочных пород.