3.2. Вид глинистые грунты. Водно-физические свойства, разновидности, классификационные показатели, инженерно-геологические особенности.

Разновидности выделяются по числу пластичности (содержанию глинистых частиц), показателю текучести и др. признакам.

Глинистые грунты – особые по свойствам и наиболее распространенные основания сооружений. Тип связи в них водно-коллоидный (связь между твердыми частицами осуществляется через пленки воды). Свойства глинистых грунтов зависят от содержания глинистого материала, влажности и минерального состава.

В числе глинистых минералов находятся: монтмориллонит, гидраргиллит, каолинит, глауконит и др. Кроме них имеются пылеватые, песчаные и более крупные частицы.

Водно-физические свойства глинистых грунтов

Пластичность – способность глинистого грунта изменять свою форму под внешним давлением без разрыва сплошности и изменения объема и сохранять вновь приобретенную форму после прекращения внешнего воздействия. Пластичность проявляется в определенном диапазоне влажности, границами которого являются пределы пластичности.

Пределы пластичности – граничные значения влажности, при изменении которых грунт переходит из одного состояния в другое:

W_p – нижний предел (предел раскатывания) - влажность, при уменьшении которой грунт переходит из пластичного состояния в твердое, а при увеличении – из твердого в пластичное.

W_l – верхний предел (предел текучести) – влажность, при увеличении которой грунт переходит из пластичного в текучее состояние, в при уменьшении – из текучего в пластичное.

W_p W_l

Твердое состояние пластичное состояние текучее состояние

Гигроскопическая вода пленочная вода свободная вода

Число пластичности – разность между верхним и нижним пределами:

J_p = W_l – W_p

Число пластичности отражает содержание глинистых частиц в грунте:

Разновидность	Число пластичности, JP	Сод-ие глин. частиц, %.
Cупесь	1-7	3-10
Суглинок	7-17	10-30
Глина	>17	>30

Разновидности глинистых грунтов по показателю текучести, J_l = W – W_p /J_p Для супесей

Разновидности	Индекс текучести, Jl
Супесь твердая	>0
Супесь пластичная	0<Jl<1
Супесь текучая	Jl>1

Для суглинков и глин

Разновидности	Индекс текучести Jl
Твердые	<0
Полутвердые	0 - 025
Туго пластичные	0,25 - 0,5
Мягко пластичные	0,5 - 0,75
Текуче пластичные	0,75 - 1
Текучие	> 1

Число пластичности и показатель текучести важны при оценке глинистых грунтов как оснований сооружений.

Набухание и усадка. Набухание происходит при поглощении грунтом влаги и сопровождается увеличением его объема.

Оценивается по величине относительной деформации набухания без нагрузки:

_sw = (h₁ – h_o) / h_o

где h_o- первоначальная высота образца, h₁ – высота образца после набухания.

Если _sw > 0,04 - грунт набухающий.

При увеличении объема грунта в связи с набуханием грунты оказывают давление на здание величиной от 0.3 до 1 МПа. Это значительная величина, если учесть, что давление здания на грунт в зависимости от типа фундамента меняется в пределах 02– 0,4 МПа. Причина набухания – увеличение толщины пленок рыхлосвязанной воды. Набухание особенно велико в монтмориллонитовых глинах, где наряду с увеличением толщины пленок влага поглощается самим минералом с резким увеличением его объема. В результате может произойти деформация зданий.

Усадка – процесс обратный набуханию. Происходит при потере влаги при испарении или осушении грунта растительностью. При этом объем грунта уменьшается, а на поверхности земли образуются трещины усыхания, глубиной до 1–3 м.

Предел усадки (относительная усадка):

_sh = (Vo – V) / V_o

где V_{o –} объем грунта до усадки, V - объем грунта после усадки.

Наибольшая усадка - у глин и тяжелых у глин; водостойкими являются тяжелые глины и все глины морского происхождения.суглинков, особенно содержащих монтмориллонит. Усадка свыше 25 – 30 % может привести к деформации зданий.

Размокание – происходит у супесей, суглинков, частично – у глин.

Липкость обусловлена пленками физически связанной воды; вязкость этих пленок проявляется как внутри, так и на поверхности грунта. Липкостью обладают суглинки и глины, особенно обогащенные гумусом. Величина липкости достигает 0.025 МПа. Для ее нейтрализации в грунт добавляют песок.

Водопроницаемость природных дисперсных грунтов различна: песчаные и крупнообломочные грунты водопроницаемы, супеси и суглинки – слабо водопроницаемы, глины являются водоупорами.

Деформационные и прочностные свойства грунтов и их характеристики: сжимаемость и сопротивление грунта сдвигу (Ананьев, Потапов, 2000, с 153-159). Песчаные и крупнообломочные грунты, под нагрузкой сжимаются быстро и незначительно, они сжимаются даже при кратковременной нагрузке – вибрации, трамбовке.

Сжимаемость глинистых грунтов происходит из-за уменьшения их пористости. Это – длительный процесс: вначале из грунта уходит под нагрузкой вода, только потом давление передается на частицы грунта. Чем ни меньше водопроницаемость грунта, тем медленней из него выходит влага. Поэтому супеси сжимаются быстрее суглинков, а суглинки – быстрее глин. Сильно сжимаются – заторфованные грунты и торф.