5В. Основные свойства и классификация грунтов. Методы их разрушения

1. Гранулометрический состав, представляющий процентное со­держание по весу частиц различной крупности: гальки и щебня (40 мм), гравия (2—40 мм), песка (0,25—2 мм), песчаной пыли (0,05— 0,25 мм), пылеватых частиц (0,005—0,05 мм) и глинистых частиц (менее 0,005 мм).

2. Влажность, характеризующая наличие в грунте воды, которая существенно влияет на сопротивляемость грунтов деформациям. Влажность определяется путем высушивания при t = 105° С пробы грунта до получения постоянного веса и вычисления в процентах заключающейся в ней воды по формуле w=(а-в)/в * 100%

где w — влажность пробы в %-; а — вес влажной пробы; в — вес высушенной пробы.

3. Плотность, представляющая собой отношение массы грунта к его объему при естественной влажности (р = 1,5—2 т/м³).

4. Пористость — объем пор, заполненный водой и воздухом, в процентах от общего объема грунта.

5. Связность — способность грунта сопротивляться разрушению (рассыпанию) на частицы под действием внешних нагрузок. Приме­ром несвязных грунтов являются сухие пески, а связных — глина.

6. Пластичность — свойство грунта деформироваться под действием внешних сил и сохранять деформацию после прекращения действия последних.

7. Угол естественного откоса φ — угол у основания конуса, который образуется при отсыпании разрыхленного грунта с некото­рой высоты. Величина этого угла зависит от коэффициента внутрен­него трения и связности.

8. Способность грунта прилипать к поверхности различных предметов — липкость. При разработке липких грунтов величина усилий, затрачиваемых на преодоление сопротивления налипанию грунта на рабочий орган, определяется следующим образом: Р_Л= р_л*F

где Р_Л — сила сопротивления налипанию; р_л — величина удельного сопротивления налипанию; F — площадь соприкосновения рабочего органа с грунтом.

9. Коэффициент трения грунта о сталь зависит от вида и состо­яния грунта, а также от состояния поверхности стали. Коэффициент трения стали по грунтам нарушенной структуры составляет прибли­зительно две трети величины коэффициента трения по грунтам нена­рушенной структуры.

10. Коэффициент разрыхления к_рх равен отношению объема разрыхленного при разработке грунта к объему, который он занимал в естественном залегании. С течением времени разрыхленный грунт уплотняется, но первоначальную плотность восстанавливает очень долго.

11. Сопротивление грунта смятию определяется коэффициентом сопротивления смятию р_с, представляющим собой величину нагрузки на 1 см² поверхности грунта, под действием которой опорная поверх­ность погружается на 1 см.

Получили распространение следующие способы разрушения грун­тов:

1) механический, при котором отделение грунта от массива осуще­ствляется ножевым или ковшовым рабочим органом машины;2) гидравлический, при котором грунт разрушается и удаляется струей воды (размыв); при работе под водой применяется всасывание размытого грунта и его удаление из зоны забоя по пульпопроводу;3) взрывной, при котором грунт разрушается давлением газов, выделяющихся при взрыве;4) термический, основанный на растрескивании поверхности грунта в результате быстрого и неравномерного нагрева скоростной струей высокотемпературных газов.

Механический способ наиболее распространен, объясняется его универсальностью — применимостью для всех типов грунтов.Гидравлический способ получил широкое распространение при производстве подводно-технических работ, связанных с прокладкой трубопроводов по дну водоемов.

Взрывной и термический нашли применение при разработке мерз­лых и скальных грунтов. Взрывной способ применяется также при производстве работ в сложных условиях на труднодоступных участ­ках трассы, например, при сооружении полок в горах и разработке траншей на болотах.