5.4. Диагностика несвязных грунтов по классификационным характеристикам

Песок – несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером меньше 2 мм составляет более 50 % (I_р=0).

Грунт крупнообломочный – несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером крупнее 2 мм составляет более 50 %.

Гранулометрический состав – количественное соотношение частиц различной крупности в дисперсных грунтах. Определяется по ГОСТ 12536.

Степень неоднородности гранулометрического состава C_u – показатель неоднородности гранулометрического состава. Определяется по формуле:

C_u=d₆₀/d₁₀ (2)

где d₆₀, d₁₀ – диаметры частиц, мм, меньше которых в грунте содержится соответственно 60 % и 10 % (по массе) частиц.

По степени неоднородности гранулометрического состава С_u крупнообломочные и песчаные грунты:

– однородные С_u<3;

– неоднородные С_u>3.

Таблица 2

Классификация крупнообломочных и песчаных грунтов по гранулометрическому составу

Разновидности крупнообломочных и песчаных грунтов	Распределение частиц по крупности, % от массы воздушно-сухого грунта
Крупнообломочные
Валунный грунт (при преобладании неокатанных частиц – глыбовый) Галечниковый грунт (при преобладании неокатанных частиц – щебенистый) Гравийный грунт (при преобладании неокатанных частиц – дресвяный)	Масса частиц крупнее 200 мм – более 50 % Масса частиц крупнее 10 мм – более 50 % Масса частиц крупнее 2 мм – более 50 %
Пески
Песок гравелистый Песок крупный Песок средней крупности Песок мелкий Песок пылеватый	Масса частиц крупнее 2 мм – более 25 % Масса частиц крупнее 0,5 мм – более 50 % Масса частиц крупнее 0,25 мм – более 50 % Масса частиц крупнее 0,1 мм – 75% и более Масса частиц крупнее 0,1 мм – менее 75 %

Примечания. Для установления наименования грунта последовательно суммируются проценты содержания частиц: сначала – крупнее 200 мм, затем крупнее 10 мм и т.д. При наличии в крупнообломочном грунте песчаного заполнителя более 40 % или глинистого более 30 % от общей массы воздушно-сухого грунта, добавляется наименование вида заполнителя и указывается характеристика его состояния. Например, дресва с заполнителем суглинком полутвердым.

По коэффициенту выветрелости К_wr крупнообломочные грунты подразделяют согласно таблице 3.

Таблица 3

Коэффициенты выветрелости для крупнообломочных грунтов

Разновидность крупнообломочных грунтов	Коэффициент выветрелости Кwr, д.е.
Невыветрелый	0–0,50
Слабовыветрелый	0,50–0,75
Сильновыветрелый	0,75–1,00

Пример обработки результатов ситового анализа несвязного грунта.

По приведенным ниже результатам ситового анализа несвязного грунта до и после испытания на истираемость построим интегральную кривую гранулометрического состава, определим степень неоднородности, коэффициент выветрелости и дадим наименование грунта по этим показателям.

Таблица 4

Данные результатов ситового анализа

Гранулометрический состав частиц, % по массе, диаметр, мм
> 200	100–200	60–100	40–60	20–40	10–20	5–10	2–5	< 2
4	0	0	5	9	28	33	15	6
Полный остаток на сите с диамет­ром отверстий 2 мм после испытания на истираемость, % – 68
Степень окатанности частиц: окатанные (ОК)

Для установления наименования грунта по гранулометрическому составу последовательно определяем суммарное содержание частиц, начиная от наиболее крупных фракций, и сравниваем его с табличными значениями (табл. 2):

крупнее 200 мм составляют 4 %, или менее 50 % значит грунт не валунный; крупнее 10 мм (4+9+5+28) — 46 %, или менее 50 %, значит грунт не галечниковый; крупнее 2 мм – (46+33+15) = 94 %, или более 50 %, следовательно, грунт гравийный (с учетом преобладания окатанных частиц).

Для построения интегральной кривой гранулометрического состава вычисляем суммарное содержание частиц (%), начиная от самых мелких фракций, и результаты сводим в таблицу 5.

Таблица 5

Суммарное содержание частиц ,% по фракциям

Диаметры частиц, d мм	<2	< 5	< 10	<20	<40	<60	<100	<200
Суммарное содержание частиц А, %	6	21	54	82	91	96	96	96

По этим данным строят кривую (рис. 1а), откладывая по оси абсцисс диаметры частиц, а по оси ординат суммарное содержание частиц (%) размером менее данного диаметра. С целью сокращения горизонтального размера графика, особенно при наличии в грунте частиц, отличающихся по размеру на несколько порядков, по оси абсцисс откладываем не диаметры, а их логарифмы (рис. 1б). Эффективные диаметры d₁₀ и d₆₀ находим графически, проводя горизонтальные прямые через точки на оси ординат, соответствующие 10 и 60 % суммарного содержания частиц, до пересечения с интегральной кривой, и опуская перпендикуляр из точек пересечения на ось абсцисс (рис. 1).

По графику определяют: d₁₀=3,3 мм; d₆₀=11,5 мм и вычисляют степень неоднородности

C = d₆₀ /d₁₀ = 3,5 (3)

Рис. 1 Интегральная кривая гранулометрического состава в масштабе:

а) обычном, б) полулогарифмическом

Коэффициент выветрелости определяем из выражения

k_wr=(k₁—k₀)/k₁ (4)

где k₀ – отношение процентного содержания массы частиц размером менее 2 мм к процентному содержанию частиц размером более 2 мм до испытания на истираемость равно отношению т.е.

k₀=6/94=0,06 (д.е.)

По условию задачи, после испытания на истираемость на сите диаметром 2 мм осталось 68 % частиц, следовательно, частиц размером менее 2 мм оказалось 32%. Таким образом,

k₁ =32/68=0,47, (д.е.),

тогда

k_wr=(0,47–0,06)/0,47=0,87.

Используя все вычисленные выше классификационные показатели, можем дать грунту наименование: крупнообломочный гравийный неоднородный, сильновыветрелый (табл. 2–3)

По приведенным ниже результатам ситового анализа несвязного грунта до и после испытания на истираемость построить интегральную кривую гранулометрического состава, определить степень неод­нородности, коэффициент выветрелости и дать наименование грунта по этим показателям.

Таблица 6

Варианты результатов ситового анализа несвязного грунта

Наименование показателей	Варианты
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Гранулометрический состав частиц, % по массе более 200 мм	2	62	4	53		1	5	12	18	29		2	48	36	18
200... 100	4	17	4	33	2	25	8		8	5	7		2	22
100..60	2	3	6	4	1	8		10	8		38	2	4	6	14
60... 40	3	1	5	2	2	8	18	8		8			8	15	15
40..20	6	3	11	0	8	25	35	12		6	5		24		12
20...10	14	2	43	0	8	10	14	19	18	23	1	32	9		8
10..5	28	3	19	0	27	12	6	11	27	20		48		12	12
5...2	17	3	4	3	41	5	11	25	20	3	43	14	2		18
Менее 2 мм	24	6	4	5	11	6	3	3	1	6	6	2	3	9	3
Полный остаток на сите с диаметром отверстий 2 мм после испытания на истираемость, %	54	82	88	93	70	28	36	38	68	84	70	85	12	47	58
Степень окатанности частиц	Н	ОК	Н	Н	ОК	Н	ОК	Н	Н	ОК	Н	ОК	Н	Н	ОК

Примечание: ОК – окатанные, Н – неокатанные обломки