16. Основные свойства и строительная классификация грунтов

Строительство земляных сооружений осуществляется на грунтах — горных породах, залегающих в верхних слоях земной коры. По характеру структурных связей грунты подразделяются на два класса: скальные и нескальные. К скальным грунтам относятся спаянные и сцементированные породы с пределом прочности не менее 5 МПа, залегающие в виде сплошного или трещиноватого массива. Нескальные грунты в зависимости от строения, согласно СТБ 943-93, разделяют на следующие виды: крупнообломочные, песчаные и глинистые (рис. 2).

Крупнообломочные — несцементированные грунты, содержащие более 50% по массе обломков кристаллических или осадочных пород, с размерами частиц более 2 мм.

Песчаные грунты содержат менее 50% по массе частиц крупнее 2 мм и в сухом состоянии сыпучие. В зависимости от распределения частиц по крупности в процентах от массы воздушно-сухого грунта различают пески: гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые

К глинистым грунтам относятся связные грунты, обладающие в увлажненном состоянии свойством пластичности (раскатыванием в шнур диаметром 3 мм). В зависимости от числа пластичности I_р глинистые грунты делят на глины (I_Р> 0,17), суглинки (0,07 < I_р ≤ ; 0,17), супеси (0,01 ≤ I_р ≤0,07).

Существенное влияние на технологию производства земляных работ оказывают физическо-механические свойства грунтов: плотность, влажность, водопроницаемость, угол естественного откоса и внутреннего трения, прочность, твердость, сцепление, разрыхляемость, размываемость, уплотняемость.

Плотность грунта определяется отношением массы образца грунта к его объему. Для песчаных грунтов в природном состоянии она составляет 1600—1700 кг/м³, глинистых — 1700—2000 кг/м², скальных — до 3000 кг/м³. Этот показатель для разрыхленного состояния грунта имеет значение при перемещении земляных масс.

Влажность грунта определяется степенью насыщения его пор водой и выражается в процентах как отношение массы воды в грунте к массе твердых частиц. Сухими считаются грунты, имеющие влажность до 5%, влажными — до 30% и мокрыми — свыше 30%. При большой влажности грунт расплывается и теряет способность держаться в откосах, что осложняет производство работ.

Сцепление характеризуется прочностью связи между отдельными частицами массы грунта, определяется начальным сопротивлением сдвигу и зависит от вида грунта и степени его влажности.

Разрыхляемость грунта характеризуется увеличением его объема при разработке. Увеличение объема вынутого грунта по сравнению с объемом в естественном состоянии называется первоначальным разрыхлением и выражается коэффициентом первоначального разрыхления К_п.р. Для песчаных грунтов он составляет 1,1-1,17, глинистых - 1,18-1,32, скальных - 1,3-1,5.

Углом естественного откоса φ называют угол, образованный наклонной поверхностью (откосом) отсыпанного (разрыхленного) грунта с горизонтальной плоскостью. Он зависит от угла внутреннегo трения, сил сцепления и давления вышележащих слоев грунта. В действительности поверхность обрушения земляных масс представляет не наклонную плоскость, а криволинейную поверхность. Благодаря действию сил сцепления в верхней части она болee крутая, а в нижней — пологая.

В сухих песчаных грунтах угол естественного откоса составляет 25-30 %, в глинистых – 40-50 %.

Крутизну откоса земляных сооружений принято выражать отношением высоты откоса к его заложению.

Размываемостью грунта называют унос его частиц текучей водой. Он характеризуется наибольшей допускаемой скоростью движения воды по грунтовому основанию.

Плотность частиц грунта – это масса единицы объема твердых (скелетных) частиц грунта. Плотность влияет на сопротивляемость грунта копанию, а также на его несущую способность.

Водопроницаемостью грунта называют способность его пропускать воду. Это свойство характеризуется коэффициентом фильтрации. Наибольшую водопроницаемость имеют пески, наименьшую – глины.

В зависимости от сцепления, влажности и других свойств грунтов трудность их разработки неодинакова. В строительном производстве принята классификация грунтов по степени трудности разработки различными машинами и вручную, которая приведена в ЕНиР (сб. 2, вып. 1). Для каждого способа разработки установлена своя классификация.

При разработке грунта одноковшовыми экскаваторами грунты делятся на шесть групп. Чем выше группа грунта, тем больше норма машинного времени на его разработку и соответственно умень­шается производительность машины. Грунты пятой и шестой групп разрабатывают только после предварительного рыхления.

Грунты, разрабатываемые многоковшовыми экскаваторами и скреперами, подразделяются на две группы, а бульдозерами — на три. По трудности разработки вручную все грунты делятся на семь групп.