1. ГРУНТЫ С ВЛАЖНОСТЬЮ ВЫШЕ ОПТИМАЛЬНОЙ

1.1. Грунты: общие понятия и определения

Нормативно-методическая база строительства постоянно изменяется, меняются термины, понятия и определения. Причём эти изменения, как правило, не носят комплексный характер. В связи с этим возникают путан ца, недоразумения и противоречия. Поэтому вначале обрат мся к некоторым общим понятиям и определениям.

лизационного и/или цементационного типа.

лед-цемент и характеризуются криогеннымиДструктурными связями. Многолетнемёрзлый грунт – грунт, находящийся в мёрзлом состоянии постоянно в течение трёх и более лет. Сезонномёрзлый грунт – грунт, находящийся в мёрзлом состоянии периодически в течение холодного сезона.

Дисперсные грунты состоят из совокупности твердых частиц, зерен, обломков и других элементов, между которыми есть физиче-

ские, физико-химические или механические структурные связи.

Мёрзлые грунты имеют отрицательную или нулевую темпера-

туру, содержат в своём составе видимые ледяные включения и (или) И

Наиболее подвержены изменениям строительных свойств при увлажнении дисперсные грунты. Поэтому рассмотрим этот класс грунтов более детально. Дисперсные грунты подразделяются на подклассы: несвязные и связные грунты.

К несвязным относятся дисперсные грунты, обладающие механическими структурными связями и сыпучестью в сухом состоянии (например, пески, крупнообломочные грунты).

4

Связные грунты обладают физическими и физикохимическими структурными связями (например, суглинки, глины).

Иногда в литературе встречается термин "малосвязный" грунт (например, супесь), однако в классификации (ГОСТ 25100) такая разновидность грунтов отсутствует. С нашей точки зрения, к "малосвязным" грунтам условно можно отнести дисперсные грунты с числом

СК техногенным относятся грунты, измененные, перемещенные или образованные в результате инженерно-хозяйственной деятельности человека. При этом техногенные грунты подразделяются на три

пластичности 0 < Iр < 1%.

Повсеместно в дорожном строительстве используют техноген-

ные грунты.

природе техногенномулюбойвоздействию: химическому, физическому, фи-

подтипа:

– грунт, техногенно измененный в условиях естественного зале-

гания (т. . пр родный грунт, подвергнутый различному по

зико-х м ческому, ологическому и т. п. на месте его залегания);

– грунт, техногенно перемещённый (т.е. любой природный грунт, перемещённыйАтем или иным искусственным способом с места его естественного залегания и подвергнутый при этом частичному

– антропогенный грунт (синоним – антропогенно-образованный) (т.е. образовавшийся естественноД-историческим образом или созданный человеком разными способами грунт, представленный отходами или продуктами его производственной и/или хозяйственной деятельности, являющимися компонентами геологической среды).

Таким образом, даже природные грунты в условиях естественного залегания (без перемещения) могут перейтиИв класс техногенных грунтов в результате механических (уплотнение, кольматация), физических (электрическое, магнитное, температурное поле) или химических (гидрофобизация, ионообмен, укрепление вяжущими веществами) методов воздействия. После разработки и перемещения все природные грунты переходят в класс техногенных грунтов. При техногенном воздействии всегда изменяются структура, текстура грунтов, их вещественный и химический состав (т.е. строительные свойства).

Основными отличительными особенностями грунтов с искусственно созданной структурой (в процессе их разработки, отсыпки и уплотнения в насыпи) от грунтов ненарушенной структуры в основаниях инженерных сооружений являются [4]:

5

– наличие значительного количества агрегатов, различных по форме и размерам, причём прочность самих агрегатов и связей между ними предопределяется, наряду с другими факторами, количеством и видом содержащейся воды;

– содержание воздуха в большом количестве и необходимость рассмотрения его как самостоятельной фазы;

– содержание воды, которая не является непрерывной и не может быть рассмотрена как гидравлически связанная во время технологическ х воздейств й.

б ством пластичности (Ачисло пластичности Iр > 1%).

Следует отметить, что в разделении глинистых грунтов на под-

типы по СП 34.13330.2012 и ГОСТ 25100–2011 имеются различия, представленные в та л.1.1.

Для сооружения земляного полотна рекомендуется использовать минеральные грунты, т.е. состоящие из неорганических веществ.

Кроме этого ГОСТ 25100 выделяет:

–органо-минеральный грунт (содержащий от 3 до 50% по массе органического вещества);

–органический грунт (содержащий 50% по массе и более органических веществ).

Исходя из логики официальных определений, минеральный грунт может содержать до 3% по массе органических веществ. Если содержание органики больше, то этот грунт не может относиться к минеральным.

Встречается понятие заторфованный грунт. К этой разновидности грунтов относят песчаный или глинистый грунт, содержащий в

своем составе от 3% (для песка) и от 5% (для глинистого грунта) до 50% (по массе) торфа. ДИ

6

Таблица 1.1

Классификация глинистых грунтов по гранулометрическому составу и числу пластичности

– материала основания;

– среды для размещения;

– материала для сооружения земляного полотна и дорожных одежд. В данном подразделе в основном рассматриваются свойства грунтов как грунтовых строительных материалов для сооружения земляного полотна автомобильных дорог.

Свод правил (СП 11-109–98) ввёл понятие грунтовые строительные материалы – материалы естественного и техногенного происхождения, используемые для возведения земляных (грунтовых) сооружений. Этот документ выделил набор свойств, испытаний и требований, предъявляемых к грунтам, используемым в строительстве (в отличие от сельского хозяйства и т.п.).

7

Оценку и выбор вида (видов) грунтовых строительных материалов необходимо осуществлять с учетом их физико-механических и водно-физических свойств, назначения и конструкции земляного полотна, условий его работы, времени и способа производства работ.

Эти вопросы должны быть отражены в техническом задании. СПрименительно к дисперсным минеральным грунтам с повы-

шенной влажностью необходимо определять следующие физикомехан ческ е водно-физические свойства:

– макс мальную плотность и оптимальную влажность;

– коэфф ц ент ф льтрации при заданной плотности;

– л пкость;

– относ тельное морозное пучение;

– сж маемость при заданной плотности и влажности;

– сопротивление срезу при заданной плотности и влажности. После определения этих свойств можно рассчитать ряд важных

физических показателей грунтов.

К таким показателям относится число пластичности Ip – раз-

ность влажностей, соответствующая двум состояниям грунта: на границе текучести WL и на границе раскатывания Wp.

Плотность сухого (скелета) грунта d, г/см3, определяется по формуле

где s – плотность частиц грунта, г/см3; d – плотность сухого грунта, г/см3.

По степени водопроницаемости грунты подразделяют согласно табл. 1.2, в зависимости от величины коэффициента фильтрации.

8

Таблица 1.2

Классификация грунтов по степени водопроницаемости

где W – влажность грунта, %; W – влажность грунта на границе раскатыван я, %; Ip – ч сло пластичности.

По показателю текучести глинистые грунты подразделяют согласно табл. 1.3.

Коэффициент водонасыщения Sr, д.е. – степень заполнения объ-

ёма пор водой – определяется по формуле

Sr e w

9

где W – природная влажность грунта, д. е.; е – коэффициент пористости; s – плотность частиц грунта, г/см3; W – плотность воды, г/см3.

По коэффициенту водонасыщения крупнообломочные грунты и пески подразделяют согласно табл. 1.4.

Таблица 1.4

тепень морозной пучинистости – характеристика, отражаю-

щая способность грунта к морозному пучению, является важным показателем стро тельных свойств грунтов, выражается относительной деформац ей морозного пучения fn, д.е., которая определяется по формуле

к морозному пучению в зависимости от их типа и подтипа (см. табл. 1.1), т.е. по количественным показателям вещественного состава, свойств и структуры грунтов. При этом расчётная влажность грунтов учитывается косвенно – по типу местности, по характеру степени увлажнения (табл. 1.6).

Критерий пучинистости при разделении грунтов носит условный характер. Если ограничить доступ воды в земляное полотно, то практически любой грунт не будет проявлять склонность к морозному пучению. При этом нельзя сбрасывать со счетов тот факт, что пылеватые разновидности глинистых грунтов в силу особенностей структуры более склонны к морозному пучению.

10

Таблица 1.5

Классификация грунтов по степени пучинистости при замерзании

По даннымбА[2], можно выделить три основные группы факторов, от которых главным образом зависит морозное пучение грунтов (табл. 1.6). Коэффициенты влияния показывают, во сколько раз может

измениться величина морозного пучения при изменении указанных факторов. Как видно, это влияние хотя и неравномерно, но весьма существенно. Каждый из рассматриваемых факторовИможет изменить морозное пучение в несколько раз. Поэтому СП 34.13330.2012 рекомендует более достоверно определять величину морозного пучения для конкретных видов грунтов и гидрологических условий по результатам специальных испытаний по ГОСТ 28622.

Ныне действующий ГОСТ 28622–2012 отмечает, что испытания проводят на искусственно приготовленных образцах с заданной плотностью и влажностью, значения которых устанавливаются программой испытаний в зависимости от возможных изменений воднофизических свойств грунта в процессе строительства и эксплуатации сооружения (ранее испытания проводили только при полном водонасыщении образцов).

11

12