«ВОЗВЕДЕНИЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА В ОСОБЫХ УСЛОВИЯХ»
А.Ф. Колос
Часть 3
«Грунты земляного полотна и естественных оснований»
ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ ИМПЕРАТОРА АЛЕКСАНДРА I
Кафедра «Строительство дорог транспортного комплекса»
1. Свойства мерзлых грунтов и их классификация
ГОСТ 25100-2011 «Грунты. Классификация»
Скальные |
Дисперсные |
Мерзлые |
• Габбро |
|
• Несвязные |
|
• Скальные с |
• Диабазы |
|
• Связные |
|
заполнителем |
• Диориты |
|
|
|
мерзлые |
• Гнейсы |
|
|
|
• Дисперсные |
• Сланцы и др. |
|
|
|
мерзлые |
|
|
|
• Ледяные |
|
|
|
|
|
Свойства мерзлых грунтов
Физические |
Механические |
Теплофизические |
Физические свойства мерзлых грунтов
Характеризуют мерзлый грунт как систему состоящую из:
грунтовой воды в жидкой фазе (незамерзшая вода);
грунтовой воды в твердой фазе (замерзшая вода – лед);
свободных от воды пор, заполненных воздухом (газом);
твердых частиц
Свойство мерзлого грунта
Суммарная влажность
Влажность за счет ледяных включений
(линз, прослоек льда)
Влажность мерзлого грунта, расположенного между ледяными включениями
Влажность за счет цементирующего минеральные частицы порового льда
Влажность мерзлого грунта за счет содержащейся в нем при данной температуре незамерзшей воды
Обозначение Единица
свойства измерения
%
%
%
%
%
Свойство мерзлого грунта |
Обозначение |
Единица |
|
свойства |
измерения |
||
|
Суммарная льдистость мерзлого грунта
Льдистость грунта за счет ледяных Льдистость грунта за счет ледяных включений
включений
Льдистость грунта за счет порового льда
-плотность мерзлого грунта, г/см3
-плотность частиц грунта, г/см3
-плотность льда, г/см3 ()
доли единиц
доли единиц доли единиц
доли единиц
Суммарная влажность и |
|
льдистость |
Влажность и льдистость характеризуют возможную |
многолетнемерзлого |
осадку мерзлого грунта при его оттаивании и уплотнении |
грунта является |
под собственным весом. Например, при в слое |
важнейшими |
толщиной 100 см содержатся прослойки и другие |
характеристиками для |
включения льда общей толщиной 20 см, и при оттаивании |
расчета оснований |
этого слоя возможна максимальная осадка до 20 см. |
земляного полотна |
|
Классификация мерзлых грунтов по льдистости (ГОСТ 25100-2011)
Скальные и полускальные мерзлые грунты |
Песчаные мерзлые грунты – по суммарной |
|||
– по льдистости за счет видимых ледяных |
льдистости |
|||
включений ( |
|
( |
||
Разновидность |
д.е. |
Разновидность |
д.е. |
|
Слабольдистый |
Слабольдистый |
|||
|
|
|||
Льдистый |
0,01 – 0,05 |
Льдистый |
0,40 – 0,60 (вкл.) |
|
(вкл.) |
Сильнольдисты |
|
||
|
свыше 0,60 |
|||
Сильнольдистый |
свыше 0,05 |
й |
||
|
||||
Дисперсные мерзлые грунты – по льдистости за счет видимых ледяных |
||||
|
включений ( |
|
||
Разновидность |
, д.е. |
|||
Нельдистый |
|
|
||
Слабольдистый |
0,03 – 0,20 (вкл.) |
|||
Льдистый |
0,20 – 0,40 (вкл.) |
|||
Сильнольдистый |
0,40 – 0,60 (вкл.) |
|||
Очень сильнольдистый |
0,60 – 0,90 (вкл.) |
|||
Свойство мерзлого грунта |
Обозначение |
Единица |
|
свойства |
измерения |
||
|
|||
Тип криогенной текстуры |
- |
- |
|
|
сетчатая |
в основном наличие |
линзы, прослои льда |
включения льда |
различной |
|
|
порового льда |
ориентированы в |
ориентации, |
|
одном направлении |
образуется сеть, |
решетка
Максимальную осадку при оттаивании дают грунты со слоистой и сетчатой текстурой. При оттаивании мерзлых грунтов слоисто-сетчатой текстуры смыкание пустот, ранее заполненных льдом, происходит не сразу и не полностью, что обуславливает повышенную фильтрационную способность оттаивающих грунтов по сравнению с аналогичными талыми грунтами и их относительно хорошую водоотдачу при дренаже в процессе оттаивания.
Свойство мерзлого грунта |
Обозначение |
Единица |
|
свойства |
измерения |
||
|
|||
Степень заполнения льдом и |
G |
|
|
незамерзшей водой пор мерзлого |
доли единиц |
||
|
|||
грунта |
|
|
-плотность воды, г/см3 ()
-плотность частиц грунта, г/см3
-коэффициент пористости мерзлого грунта
Степень заполнения объема пор мерзлого грунта учитывается при определения его пластичности и прочности цементации частиц грунта льдом. При малых значениях G грунт слабо сцементирован льдом и легко разрушается под ударной нагрузкой. При больших значениях G (свыше 0,9) грунты массивной криогенной текстуры и минеральные прослойки характеризуются распученностью, а следовательно повышенной уплотняемостью при оттаивании.
Свойство мерзлого грунта |
Обозначение |
Единица |
|
свойства |
измерения |
||
|
Плотность скелета мерзлого грунта
Плотность скелета талого грунта Плотность скелета талого грунта
-плотность талого грунта, г/см3
-плотность мерзлого грунта, г/см3
Свойство мерзлого грунта |
Обозначение |
Единица |
|
свойства |
измерения |
||
|
Засоленность мерзлого грунта
Засоленность – отношение веса водорастворимых солей к плотности скелета мерзлого грунта (включая вес содержащихся солей)
Концентрация порового раствора
Степень минерализации воды в порах грунта
-масса водорастворимых солей, г; - масса скелета грунта, г;
-влажность засоленного мерзлого грунта, принимаемая для грунтов с
льдистостью () равной , а при равной , %
Степень засоленности, как и концентрация порового раствора, существенно влияют на температуру начала замерзания грунтов
Механические свойства мерзлых грунтов
Ключевые особенности прочностных и деформационных свойств мерзлых грунтов
1.Даже незначительная нагрузка на лед вызывает его вязко- пластическое течение.
2.Мерзлым грунтам свойственны реологические свойства: Ползучесть мерзлого грунта - протекание деформаций во
времени при действии на грунт постоянного давления. Длительная прочность – прочность грунта при длительном
действии нагрузки, которая существенно ниже мгновенной (кратковременной) прочности.
3.Зависимость механических свойств мерзлых грунтов от температуры.
4.Нестабильность механических свойств мерзлых грунтов под нагрузкой с течением времени.