Вопрос 56. Общая характеристика групп нескальных грунтов (несвязных)

Крупнообломочные грунты. К этой группе грунтов относятся отложения обломков (щебень, галечник, гравий и др.), между которыми отсутствуют структурные связи. Прочность грунтов зависит от петрогра­фического и минерального состава обломков и степени их выветрелости. Наибольшую прочность грунтам дают магматические породы, меньшую – выветрелые и осадочные породы. Прочность массива связана с плот­ностью упаковки их обломков.

Песчаные грунты. В их состав входят различные по крупности пески, находящиеся в сыпучем состоянии. При увлажнении пески приобретают небольшую связность. Свободная поверхность сухих песков имеет некоторый уклон, называемый углом естественного откоса. Песчаные грунты могут быть в рыхлом и плотном состоянии. Плотность их оценивается по величине коэффициента пористости (е). Чем ниже значение пористости, тем плотнее песчаный грунт. Рыхлые пески легко переводятся в плотное состояние с помощью вибрации, а также в результате воздействия фильтрующейся воды. Пески обладают водопроницаемостью, капиллярно поднимают воду на высоту 0.9-1.0 м при мелкозернистых, 0.4-0.5 м – среднезернистых и на 0.1-0.2 м – крупнозернистых песках.

Глинистые грунты (связные). Составными частями являются глинистые и пылеватые частицы. Связи между частицами осуществляются через пленки воды. Свойства глинистых грунтов находятся в большой зависимости от влажности. Если содержится только связанная (гигро­скопичная) вода грунт имеет свойство твердого тела. При наличии рыхлосвязанной (пленочной) воды грунт становится пластичным, а в присут­ствии свободной воды переходит в текучее состояние.

Для глинистых грунтов большое значение имеют минеральный состав и структура. Глинистые грунты – это наиболее распространенные ос­нования зданий и сооружений. Они способны изменять свои свойства во времени.

Пластичностью глинистых грунтов называют способность глинистого грунта под действием внешнего давления изменять свою форму без разрыва сплошности и сохранять приданную ему форму после прекраще­ния давления. Пластичные свойства обуславливаются наличием пленочной воды на частицах глинистых грунтов. Влажность, при которой глинис­тый грунт переходит из твердого состояния в пластичное или наоборот, называют границей раскатывания (W_p), а влажность грунта при пере­ходе из пластичного состояния в текучее - границей текучести (W_L). Диапазон влажности между этими границами отвечает пластичному состоянию грунта. Разность между W_p и W_L числом пластичности (J_р), т.е. J_Р= W_L - W_p. Это тот интервал влажности, в пределах которого грунт находится в пластичном состоянии.

Число пластичности тесно связано с такими важными для строительства свойствами глинистых грунтов, как сжимаемость, набухание, усадка и др.

Консистенция глинистых грунтов или показатель текучести – это характеристика состояния фунта нарушенной структуры. Или под консистенцией понимается степень подвижности частиц глинистого грунта, обусловленная различным содержанием в нем воды. Ее вычисляют по формуле: B = W – W_p/W_n , где В – консистенция; W – влажность грунта в данном состоянии (природная или приданная грунту); W_р - граница раскатывания; W_n – число пластичности грунта.

Набухание – способность глинистого грунта при увлажнении увеличиваться в объеме. При этом происходит утолщение пленок связанной воды, что приводит к увеличению расстоянии между частицами.

Набухание наблюдается при подъеме уровня грунтовых и капиллярных вод, попадании воды в котлованы, адсорбции и накоплении воды в грунтах под фундаментами. Оно проявляется как пучение, часто неравномерное. Набухание оценивают по приращению объема и влаж­ности грунта и давлению, развиваемому набухающим грунтом в замкну­том пространстве.

Усадкон называют процесс уменьшения объема глинистого грунта при высыхании. В процессе усадки в грунте образуются трещины, грунт переходит в переуплотненное состояние. Объемная усадка представляет собой потерю объема при усыхании, отнесенную к первоначальному объем) образца и выраженную в процентах.

Набухание и усадка глинистых грунтов могут вызвать значительные неравномерные осадки или подъем оснований зданий и их деформацию.

Водостойкостью называют способность глинистых грунтов сохранять механическую прочность и устойчивость при взаимодействии с водой. Она характеризуется размокаемостъю и размываемостью. Под размокаемостью понимается процесс взаимодействия грунтов с водой при погружении их в воду. При этом одни грунты разрушаются (лес), дру­гие сохраняют свою структуру (жирные глины). Размываемостъ харак­теризуется способностью глинистого грунта отдавать свои частицы движу­щейся по грунту воде.

Липкость – способность глинистых грунтов при определенном содержании воды прилипать к различным предметам. Величина липкости снижается при подсушке грунта или введении в него песка.

Сжимаемость – способность глинистых грунтов под нагрузкой уменьшаться в объеме. Глинистые грунты обладают большой сжимае­мостью. При сжатии уменьшение объема происходит вначале за счет вытеснения газа, (воздуха), а после и воды из пор грунта. Степень сжатия глинистых грунтов может охарактеризовать их пористость. Приборы для определения сжимаемости называются одометрами. Образец горной породы (1) помещается в металлическое кольцо для грунта (2) между двумя пластинами с отверстиями (3) для выхода воды из образца. Путем последовательного нагружения верхней пластинки порода сжима­ется, а вода, заключенная в порах породы, выжимается через отверстия пластинки наружу.

Деформации образца породы определяются при помощи микрометра. Полученные данные о деформациях на различных ступенях разгрузок наносят на график и таким образом получают кривую сжатия, или, как чаще называют, компрессионную кривую.

Прочность грунтов. Образцы грунтов сжимают и непосредственно, не укладывая их в какую-либо форму (кольцо и т.п.).

Супеси, суглинки и глины твердой и полутвердой консистенции, скальные породы обладают прочными кристаллизационными связями. Если образцы этих грунтов подвергнуть сжатию, то при достижении некоторого давления, которое называется временным сопротивлением одноосному сжатию или раздавливанию, они разрушаются.