Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
2489.pdf
Скачиваний:
97
Добавлен:
07.01.2021
Размер:
12.4 Mб
Скачать

1. ГРУНТЫ: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ, ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Грунты являются одним из самых распространенных строительных материалов и изучаются давно. Страны с развитой и развивающейся строительной индустрией имеют свои стандарты, регламентирующие классификацию грунтов по таксономическим единицам1. В РФ таким стандартом является ГОСТ 25100 в актуальной редакции от 2011 г.[1], которая содержит гармонизацию требований со стандартами США [2, 3] и стран Евросоюза [4, 5]. В табл. 1.1 приведены таксоны и группы их признаков, применяемые для классификации грунтов в РФ [1, п. 4.1].

Таблица 1.1. Таксономические единицы грунтов и группы признаков

Иерархия

Таксон

 

 

 

Группы признаков

1

Класс (подкласс)

По природе структурных связей

2

Тип (подтип)

 

По генезису

3

Вид (подвид)

 

По

вещественному, петрографическому или

 

литологическому составу

 

 

 

 

 

 

 

И

4

Разновидность

 

По

количественным показателям состава,

 

строения, состояния и свойств

 

 

 

 

 

 

 

 

Д

1.1. Классификация грунтов, термины и определения

 

 

 

 

А

 

 

Б

 

Грунты подразделяют на три класса: скальные, дисперсные и

мерзлые [1, п. 5.1], каждый из которых включает в себя как природ-

 

С

 

ные, так и техногенные грунты [1, табл. 1 – 3].

Класс скальных грунтов объединяет грунты с жёсткими струк-

турными связями кристаллизационногоИ

и (или) цементационного типа

[1, п. 3.38].

 

 

Класс дисперсных грунтов включает в себя грунты, состоящие из твердых частиц, между которыми есть структурные связи (физические, физико-мимические или механические) [1, п. 3.9].

Класс мерзлых грунтов формируют грунты с нулевой или отрицательной температурой по шкале Цельсия, состав которых содержит ледяные включения и (или) лед-цемент, а их структура характеризуется криогенными связями [1, п. 3.19].

1Таксономическая единица, или, как еще говорят, таксон (происходит от латинского taxon

идревнегреческого τάξις – порядок, устройство, организация) представляет собой группу в классификации, которая состоит из дискретных объектов, объединяемых на основании общих свойств и признаков. Классификации, построенные на таксонах, обычно носят иерархический характер.

4

URL:
ресурсу:

1.1.1. Скальные грунты

Общепринятая классификация скальных грунтов в качестве таксономических единиц включает: типы и подтипы, виды, подвиды и разновидности, которые разделены в соответствии с группами признаков, указанными в табл. 1.1.

Типы и подтипы скальных грунтов приведены в табл. 1.2, а их определения даны по стандарту [1] или энциклопедии [6].

Таблица 1.2. Деление скальных грунтов на типы и подтипы

Типы

Подтипы

 

 

 

Определение

 

1

2

 

 

 

3

 

 

Интру-

Горные породы, образовавшиеся в результате кри-

Магматиче-

зивные

сталлизации магмы в глубинах земной коры2

 

 

Горные породы, образовавшиеся в результате кри-

 

 

ские

Эффузив-

 

 

 

И

 

 

ные

сталлизации магмы, излившейся на поверхность

 

земли или в приповерхностных условиях3

 

 

 

 

 

Д

 

 

 

Горные породы, образованные в результате измене-

 

 

ний (метаморфизма) магматических и осадочных

 

Не под-

пород, вследствие изменения физико-химических

Метаморфи-

 

 

А

 

 

ческие

разделя-

условий, к которым относят движение земной коры

 

ются

и связанное с ним воздействие высоких температур

 

 

Б

 

 

 

 

 

и больших давлений, также газовых и водных рас-

 

 

творов4

 

 

 

 

 

 

Горные породы, образованные в результате осаж-

 

 

дения продукта на поверхности суши, в морских и

 

 

океанических бассейнах при воздействии водной

 

С

среды, воздуха и ледников.

 

 

Не под-

Осаждение может происходить механическим пу-

Осадочные

разделя-

тём (под влиянием силы тяжести и изменения ди-

 

ются

 

 

 

 

 

 

 

Инамики среды), химическим (из водных растворов

 

 

при достижении ими концентраций насыщения и в

 

 

результате обменных реакций), а также биогенным

 

 

(под влиянием жизнедеятельности организмов)

5

 

 

 

2 Интрузивные горные породы [Электронный ресурс] // Горная энциклопедия. URL: http://www.mining-enc.ru/i/intruzivnye-gornye-porody/ (дата обращения к ресурсу: 01.07.2015).

3 Эффузивные горные породы [Электронный ресурс] // Горная энциклопедия. URL: http://www.mining-enc.ru/e1/effuzivnye-gornye-porody/ (дата обращения к ресурсу: 01.07.2015).

4 Метаморфические горные породы [Электронный ресурс] // Горная энциклопедия. http://www.mining-enc.ru/m/metamorficheskie-gornye-porody/ (дата обращения к 01.07.2015).

5 Осадочные горные породы [Электронный ресурс] // Горная энциклопедия URL: http://www.mining-enc.ru/o/osadochnye-gornye-porody/ (дата обращения к ресурсу: 01.07.2015)

5

Окончание табл. 1.2

1

2

3

 

 

Горные породы, образованные из вулканического

Вулканоген-

Не под-

или осадочного материала, основным компонентом

разделя-

является пирокластический материал эксплозивных

но-осадочные

ются

извержений при дроблении жидкой лавы и слагаю-

 

 

 

щих вулкан горных пород взрывами6

 

 

Горные породы, часто называемые элювием, обра-

 

Не под-

зующиеся в результате выветривания и постепенно

Элювиальные

разделя-

накапливающиеся на месте своего образования, как

 

ются

правило, на горизонтальных плоскостях или на

 

 

склонах со слабо протекающей денудацией7

 

Не под-

Грунт, измененный, перемещенный или образован-

Техногенные

разделя-

ный в результате инженерно-хозяйственной дея-

 

ются

тельности человека [1, п. 3.44]

Примечания: 1. Кристаллизация – процесс фазового переходаИвещества из жидкого состояния в твёрдое кристаллическое с образованием кристаллов. 2. Магма (от древнегреческого μάγμα — месиво, густая мазь) – расплавленная огненно-жидкая масса, преимущественно силикатного состава, возникающая в земной коре или верхней Дчасти мантии, расположенной непосредственно под корой. 3. Пирокластический материал – обобщающее название обломочных отложений, образующихся при извержении вулканов, введено в геологическую терминологию в 1915 г. Льюисом Валентином Пирсоном (1860 – 1919). 4. Эксплозивное или взрывное извержение вулканов (от латинского explosio – «взрыв») – один из трех типов извержений, происходящее в результате быстрого выделения газов, которое приводит к вскипанию магматического расплава и его разрыву расширяющимися газовыми пузырьками. 5. Денудация (от лат. denudatio – обнажение) – совокупность процессов сноса и переноса (водой, ветром, льдом) продуктов разруше-

ния горных пород в пониженные участки земной поверхности, где происходит их накопление.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

Типы и подтипы скальных грунтов объединяют соответствующие

виды, подвиды и разновидности по признакам,

представленным в

табл. 1.1.

 

 

 

 

 

Б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.3. Деление скальных грунтов на виды и подвиды

 

и разновидности

И

 

 

 

 

 

Виды

 

 

 

 

 

Подвиды

 

Разновидность

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

Магматические интрузивные

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

Ультраос-

Перидотиты, дуниты, пироксениты

Выделяется в со-

 

 

 

 

новные

 

и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ответствии с рег-

Сили-

 

 

Основные

 

Габбро, нориты, анортозиты, диа-

 

 

 

ламентацией

катные

 

 

 

базы, долериты и др.

 

 

 

 

 

 

 

[1, табл. Б.1 – Б7;

 

 

 

 

Средние

 

Диориты, сиениты и др.

 

 

 

 

 

 

 

табл. В.1 – В3]

 

 

 

 

Кислые

 

Граниты, гранодиориты и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 Вулканогенно-осадочные породы [Электронный ресурс] // Горная энциклопедия. URL: http://www.mining-enc.ru/v/vulkanogenno-osadochnye-porody (дата обращения к ресурсу: 01.07.2015).

7 Элювий [Электронный ресурс] // Горная энциклопедия. URL: http://www.miningenc.ru/e1/elyuvij/ (дата обращения к ресурсу: 01.07.2015).

6

Окончание табл. 1.3

1

 

 

 

 

 

2

 

3

 

 

 

 

 

Магматические эффузивные

 

 

 

Ультраос-

 

Пикриты, коматииты и др.

 

 

 

новные

 

 

Силикат-

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные

 

Базальты, долериты, порфириты и др.

То же

ные

 

 

 

Средние

 

Андезиты, трахиты и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кислые

 

Риолиты, дациты и др.

 

 

 

 

 

 

 

Метаморфические

 

 

 

 

 

 

 

Гнейсы, сланцы, кварциты, роговики, скар-

 

Силикатные

 

 

 

ны, грейзены, березиты, пропилиты, вторич-

 

 

 

 

ные кварциты, гидротермально измененные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

грунты и др.

 

 

То же

Карбонатные

 

 

Мраморы и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И

 

Железистые

 

 

 

Железные руды, джеспилиты и др.

 

Органоминеральные

 

Горючие сланцы, антрациты и др.

 

 

 

 

 

 

Осадочные

 

 

Силикатные

 

 

 

Песчаники, конгломераты, аргиллиты, алев-

 

 

 

 

ролиты, сцементированные глины и др.

 

 

 

 

 

 

 

Карбонатные

 

 

Известняки, доломиты, мел, мергели и др.

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

Кремнистые

 

 

Опоки, диатомиты и др.

 

То же

Сульфатные

 

 

Гипсы, ангидриты и др.

 

 

 

 

 

 

 

Б

Д

 

Галоидные

 

 

 

Галиты и др.

 

Органоминеральные

 

Бурые угли, битуминозные известняки и др.

 

 

 

 

 

 

Вулканогенно-осадочные

 

 

 

 

 

 

Туфопесчаники, туфоалевролиты, туфоар-

 

Силикатные

 

С

гиллиты, туффиты, вулканические туфы,

 

 

 

 

кластолавы, лавовые брекчии и др.

То же

 

 

 

 

 

Хемогенно-

 

 

 

Туфопесчаники, туфоалевролиты, туфоар-

 

 

 

 

 

 

 

гиллиты, туффиты, вулканические туфы,

 

силикатные

 

 

 

 

 

 

 

И

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кластолавы, лавовые брекчии и др.

 

 

 

 

 

 

Элювиальные

 

 

Минеральные

 

 

Скальные грунты трещинных зон коры вы-

То же

 

 

ветривания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Все виды техногенно

 

 

 

 

 

 

измененных природ-

 

 

 

 

 

 

ных и антропогенно

 

Все подвиды техногенно измененных при-

 

образованных скаль-

 

родных и антропогенно образованных скаль-

 

ных грунтов и преоб-

 

ных грунтов и преобразованных дисперсных

То же

разованных дисперс-

 

грунтов с приобретенными цементационны-

 

ных грунтов с приоб-

 

ми связями

 

 

 

 

ретенными цемента-

 

 

 

 

 

 

ционными связями

 

 

 

 

 

 

7

Классификацию скальных грунтов можно несколько расширить, приведя наименование горных пород, образующих подвиды, представленные в табл. 1.3 и регламентируемые стандартом [1, табл. 1]. Характерные для подвидов скальных грунтов горные породы приведены в соответствующих разделах энциклопедии [6]. Некоторые используемые в дорожном строительстве горные породы показаны на рис. 1.1.

 

 

 

И

 

 

Д

 

А

 

Б

 

 

И

 

 

 

Рис. 1.1. ОбщийСвид некоторых горных пород, применяемых для нужд дорожного строительства:

а– габбро; б – гнейс; в – гранит; г – базальт; д – гранодиорит; е – диорит;

ж– известняк; з – песчаник; и – доломит

Дроблением горных пород с последующим рассевом готовят щебень, область применения которого зависит от вида и подвида грунта. Вид грунта, из которого приготовлен щебень, обуславливает технологические правила обращения с ним. Например, щебень из кислых пород имеет плохое сцепление с битумом, вследствие чего при их обработке органическими вяжущими требуют применения поверхностно-

8

активных веществ. Количественные показатели, по которым выделяются разновидности скальных грунтов, приведены в табл. 1.4.

Таблица 1.4. Разновидности скальных грунтов по характеристикам

физических свойств

Показатель

 

 

 

 

Разновидности

Величина

 

 

 

 

 

 

 

очень прочные

Rc 120

 

 

 

Скальные

 

 

прочные

 

120>Rc 50

Предел прочности на

 

 

 

средней прочности

50>Rc 15

 

 

 

 

 

одноосное сжатие Rc,

 

 

 

 

 

малопрочные

15>Rc 5

МПа

 

 

Полускаль-

 

пониженной прочности

5>Rc 3

 

 

 

 

низкой прочности

3>Rc 1

 

 

 

ные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

очень низкой прочности

Rc<1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Очень плотный

 

d 2,5

Плотность сухого (ске-

 

Плотный

 

 

 

 

2,5> d 2,1

лета) грунта , г/см3

 

Средней плотности

 

2,1> 1,2

 

d

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

Низкой плотности

 

d<1

 

 

 

Непористый

 

n 3

Пористость n, %

 

 

Слабопористый

 

3<n 10

 

 

Среднепористый

И

10<n 30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сильнопористый

 

n>30

 

 

 

Д

 

Коэффициент выветри-

 

Слабовыветрелый

0,9 Kwr<1

 

Средневыветрелый

 

0,8 Kwr<0,9

лости Kwr, д.е.

 

 

 

 

 

Сильновыветрелый

 

Kwr<0,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

Коэффициент размяг-

 

Неразмягчаемый

 

Ksof 0,75

чаемости в воде Ksof,

 

Размягчаемый

 

Ksof <0,75

д.е.

 

 

 

Б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нерастворимый

 

qsr 0,01

 

 

 

Труднорастворимый

 

0,01<qsr 1

Степень растворимости

И

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1<qsr 10

в воде qsr, г/л

С

реднерастворимый

 

Легкорастворимый

 

10<qsr 100

 

 

 

Сильно растворимый

 

qsr >100

 

 

 

 

 

 

 

Водонепроницаемый

 

Kф 0,005

Коэффициент фильтра-

 

Слабоводопроницаемый

 

0,005<Kф 0,3

ции (водопроницае-

 

Водопроницаемый

 

0,3<Kф 3

мость) Kф, м/сут

 

 

Сильноводопроницаемый

3<Kф 30

 

 

 

Очень сильноводопроницаемый

Kф>30

Скальные грунты подразделяются на разновидности по минералогическому составу, количественные показатели этих признаков приведены в стандарте

[1, табл. В.1 – В.3].

9

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]