2. Классификация грунтов

При проведении инженерно-геологических изысканий, проектировании и строительстве необходимо учитывать особенности и свойства используемых грунтов. Для облегчения и унификации этих работ наиболее важные свойства грунтов классифицируют согласно ГОСТ 25100-95.Разделяют два основных класса грунтов: грунты с прочными связями и грунты без прочных связей.

Грунты с наиболее прочными связями могут быть магматического (гранит, базальт), метаморфического (мрамор, гипс), осадочного происхождения (сцементированные песчаники) и искусственно сцементированные, т.е. укрепленные. Еще их называют скальными грунтами и разделяют по пределу прочности, растворимости, размягчаемости и засоленности. 

Нескальные грунты – это осадочные породы без прочных связей. Данный класс грунтов разделяют на две группы: искусственных несцементированных и осадочных несцементированных. Грунты каждой из подгрупп могут иметь различный гранулометрический и химический состав и, при введении вяжущих веществ, могут быть использованы в строительстве.

Осадочные несцементированные грунты разделяют на подгруппы: крупнообломочные; обломочные, песчаные; пылеватые, глинистые (в т.ч. илистые и лессовые); биогенные отложения (заторфованные грунты). 

Искусственные несцементированные грунты: уплотненные в природном залегании; насыпные; намывные. 

Для эффективного использования грунтов в строительстве классифицируют гранулометрический состав грунтов, разделяя по фракциям и модулям крупности. Различный минералогический состав и размер частиц грунта оказывает непосредственное влияние на применение грунта в строительных сооружениях. Различают крупнообломочные, песчаные и глинистые.

Естественные грунты разнородны по своему составу и, соответственно, имеют различные свойства для применения в строительстве. Основное влияние на свойства грунтов оказывает процентное содержание в них глинистых частиц, по этому параметру грунты разделяют на глины, суглинки, супеси и пески. 

3. Строительные свойства грунтов

Строительные свойства грунтов определяются их физико-механическими свойствами. Свойства грунтов неразрывно связаны с их характеристиками, которые определяются действующими   нормами    и   стандартами.

Существенное влияние на свойства нескальных грунтов оказывают плотность и влажность грунтов.

Свойства пылевато-глинистых грунтов находятся в большой зависимости от влажности. Если в талом грунте содержится только прочносвя-занная вода, то грунт находится в твердом состоянии. При наличии рыхлосвязанной воды грунт становится пластичным. При свободной воде в порах грунт переходит в текучее состояние.

Таким образом, при насыщении водой пылевато-глинистый грунт вначале размягчается, потом переходит в пластичное и, наконец, текучее состояние.

Пластичность — это способность грунта деформироваться под действием внешних усилий без разрыва сплошности и сохранять форму после прекращения действия этих усилий. Пылевато-глинистые грунты находятся в пластичном состоянии в определенном диапазоне влажности, границы которого называются пределами пластичности. Особенностью грунтов как пористых тел является их способность фильтровать воду. Фильтрация зависит от степени уплотнения грунтов. Водопроницаемость характеризуется коэффициентом фильтрации К.

Основными параметрами механических свойств грунтов являются прочность и деформационные характеристики грунтов.

Под сцеплением понимается сопротивление структурных связей всякому перемещению связываемых ими частиц грунта. Сцепление присуще пылевато-глинистым грунтам.

Сопротивление сдвиуу нескальных грунтов определяется силами трения и сцепления, величины которых зависят от вида грунта и его влажности.

Ориентировочные значения удельного сцепления грунтов составляют: песчаных 0—0,08, пылевато-глинистых грунтов 0,05—1 кПа.

Прочность грунтов характеризуется их способностью сопротивляться внешним   силовым воздействиям.

Оценка прочности скальных грунтов производится по пределу прочности на одноосное сжатие Rc, а нескальных грунтов по их механическим прочностным характеристикам с и ср.

Влажность грунта оказывает значительное влияние на способ разработки грунта и на способность грунтов к уплотнению. В практике принято грунты влажностью до 5% считать сухими (или маловлажными), свыше 30%— мокрыми, а от 5 до 30%— нормальной влажности. С повышением влажности до определенного предела плотность грунта увеличивается. При дальнейшем увеличении влажности плотность уменьшается.

Влажность, которая соответствует наибольшей (оптимальной) плотности грунта при наименьших затратах труда на уплотнение, называется оптимальной влажностью wonr-

Для повышения производительности машин, снижения трудоемкости работ, а также повышения их качества (уплотнение грунта, устройство насыпей и др.) грунты доводят до оптимальной влажности, которая определяется гранулометрическим составом грунта.

При значительной влажности пылевато-глинистых грунтов появляется липкость, которая усложняет выгрузку грунта из ковша или кузова машины, усложняет работу конвейера и ухудшает условия передвижения машин и транспорта.

Липкостью называют способность грунтов при определении влажности прилипать к поверхности различных материалов. Липкость является отрицательным свойством грунтов, а во всех необходимых случаях требуется, оценивать грунт с этой стороны. В количественной форме липкость выражают в кПа, измеряя усилие, необходимое для отрыва прилипшей пластинки к грунту.

Липкость грунтов обнаруживается обычно только в присутствии рыхло связанной воды. По мере увеличения влажности липкость быстро растет и достигает максимального значения, когда силы притяжения воды к грунтовым частицам и к предметам, соприкасающимся с ними, становятся одинаковыми.

Размокаемость представляет собой процесс полной или частичной утраты грунтом прочности под действием спокойной воды. Этот процесс характеризуется определенной продолжительностью, характером распада грунта и его конечной влажностью. Способность к размоканию понижается по мере перехода от мелких суглинков к глинам и от очень пористых к малопористым грунтам. Чем меньше исходная влажность, тем энергичнее происходит распад грунта. При естественном сложении грунт распадается медленнее, чем при нарушенном. О способности грунтов к размоканию необходимо знать при обеспечении устойчивости стенок и откосов котлованов и земляных сооружений, заполненных водой.

Размываемость — это разрушение грунтов под действием текучих вод. Размываемость зависит от состава грунта, его строения, характера структурных связей, а также степени минерализации и т. д. Размываемость характеризуется критической размывающей скоростью водного потока, при которой начинается отрыв отдельных частиц и их перемещение водой.

Глинистые грунты благодаря структурным связям менее подвержены размыву, чем мелкозернистые пески и пылеватые грунты. Критическая скорость размыва глинистых грунтов составляет 0,7—1,2 м/с.

Данные о размываемости грунтов необходимы для проектирования водоотводных канав и каналов, а также откосов земляных сооружений.

При устройстве оснований и фундаментов следует считаться со способностью некоторых грунтов к набуханию. Набухание — это способность грунтов увеличиваться в объеме в результате поглощения воды. Набухание характеризуется коэффициентом набухан,я, представляющим собой отношение объема грунта после набухания к первоначальному объему.

Разрыхляемость — это способность грунта увеличиваться в объеме при разработке вследствие потери связи между частицами, при этом плотность грунта уменьшается. Увеличение объема грунта характеризуется коэффициентами первоначального и остаточного разрыхления.