книги из ГПНТБ / Абрамов, С. П. Техническое нормирование и стандартизация инженерно-геологических изысканий в строительстве

зования и состава на подгруппы химических и биохимичес­ ких и обломочных грунтов. Выделение этой группы имеет большой методологический смысл, так как эти грунты, об­ ладая специфическими свойствами, требуют совершенно особого подхода к своему изучению. Они не могут класси­ фицироваться ни как скальные грунты, поскольку обла­ дают пониженной прочностью, еще более снижающейся при взаимодействии этих грунтов с водой, ни как нескальные грунты, поскольку их прочность существенно превосходит прочность последних. Отсутствие этой группы в частных классификациях грунтов главы СНиП П-Б.1-62 приводит к весьма существенному недоиспользованию несущей спо­ собности оснований, сложенных этими грунтами.

Третья группа — осадочные грунты без жестких свя­ зей — объединяются обычно термином нескальные грунты. В общей классификации грунтов Е. М. Сергеева и других эти грунты подразделяются на собственно осадочные и поч­ вы. В предлагаемую к обсуждению, классификационную схему почвы не включены, так как для обоснования проектов подавляющего большинства зданий и сооружений изуче­ ния их специфических особенностей не производится. В большинстве случаев почвы при подготовке оснований зданий и сооружений удаляются или рассматриваются как осадочные грунты соответствующего состава. Видимо, поч­ вы, как грунты, должны стать объектом частной классифи­ кации отраслевого назначения, в которой их подразделение должно осуществляться по специфическим признакам, учи­ тывающим особенности их поведения в основании соору­ жений на них возводимых (автомобильные дороги, аэро­ дромы и некоторые другие).

Авторы общей классификации [56, 58] подразделяют оса­ дочные грунты без жестких связей на связные (глинистые и лёссовые) и несвязные (крупнообломочные и песчаные). Такое подразделение довольно условно, так как, например, крупнообломочные грунты в зависимости от состава заполни­ теля могут быть отнесены с равным успехом и к связным грунтам. Песчаные грунты при определенных условиях их существования, как это показали последние исследова­ ния [63, 64], также могут приобретать и приобретают связ­ ность. По этой причине подразделение осадочных грун­ тов без жестких связей на связные и несвязные в' классифи­ кационную схему или общую классификацию грунтов вводить не следует. Их необходимо подразделять, как это обычно и делается на практике, на подгруппы крупнообло­

!53

мочных, песчаных, глинистых и биогенных грунтов. Кри­ терии такого подразделения установлены «номенклатурой грунтов» главы СНиП П-Б.1-62.

В общей классификации [58] искусственные грунты, вы­ деленные нами в четвертую группу, подразделяются на «созданные в процессе производственной и хозяйственной деятельности человека» и «искусственно улучшенные». Такое подразделение искусственных грунтов вряд ли целе­ сообразно вводить в классификационную схему и прежде всего потому, что «искусственно улучшенные грунты», как правило, уже не являются объектом изучения специа­ листов по инженерно-геологическим изысканиям. Проекты улучшения грунтов разрабатываются специалистами про­ ектных организаций, а работы по осуществлению этих проектов и проверка качества выполненных работ осущест­ вляются строительными организациями и соответствующими службами строящегося объекта или заказчика. В практике строительства «искусственно улучшенные грунты» класси­ фицируются уже не как грунты, а как искусственно улуч­ шенные или просто искусственные основания. Роль специа­ листов в области инженерно-геологических изысканий ог­ раничивается в этом вопросе поставкой проектировщикам материалов, необходимых для разработки проектов улуч­

кусственных грунтов в классификационной схеме сразу же подразделяется по условиям их формирования на под­ группы намывных, насыпных грунтов и культурный слой.

Таким образом, в классификационной схеме выделено четыре группы грунтов, а каждая группа подразделена на подгруппы по генетическому признаку или по составу вхо­ дящих в подгруппы грунтов, т. е. по наиболее существен­ ным признакам. В принципе выделенные группы и подгруп­ пы существенно не отличаются от соответствующих класси­ фикационных подразделений общей классификации грун­ тов [56, 58]. Они несколько упрощены и приспособлены для практического применения, а также последующего под­ разделения на типы, виды и разновидности по имеющимся на вооружении изыскателей частным классификациям.

Магматические породы по условиям образования и зале­ гания подразделяются в соответствии с общепринятыми гео­ логическими классификациями на интрузивные и эффу­ зивные, а метаморфические — на регионально-метаморфи-

154

зованные, контактово-метаморфизованные и динамо-мета- морфизованные. Именно эти геологические подразделения магматических и метаморфических пород рассматриваются в классификационной схеме как типы грунтов в пределах означенных подгрупп.

Подгруппа осадочных грунтов первой группы не может быть столь же просто и наглядно подразделена на типы по ге­ незису и условиям образования. Кроме того, ни тот, ни другой признак из числа названных не определяет су­ щественно их поведения как оснований или как среды зда­ ний и сооружений. Однако есть такой признак, который именно для этой подгруппы грунтов является наиболее характерным и определяющим — это их отношение к воде. По этому признаку, учет которого предопределен строи­ тельными нормами и правилами (часть II, «Нормы строи­ тельного проектирования»), осадочные грунты первой груп­ пы (прочные) подразделяются на нерастворимые и раство­ римые.

Столь же характерно при взаимодействии с водой поведение осадочных грунтов, выделенных во вторую группу. Химические и биохимические грунты растворяются или резко снижают при увлажнении свою прочность, т. е. размягчаются. Поэтому они подразделяются на типы раст­ воримых и размягчаемых. Обломочные грунты этой же груп­ пы, как правило, не растворяются, но некоторые их пред­ ставители при увлажнении также размягчаются и довольно существенно. Это предопределяет выделение типов размяг­ чаемых и неразмягчаемых грунтов.

Важно отметить, что выбранный для подразделения оса- ' дочных грунтов с жесткими связями на типы признак (от­ ношение к воде) является более общим, чем все другие при­ знаки, используемые для более дробного их подразделения. Важность же учета именно этого признака при оценке пове­ дения грунтов как оснований или среды зданий и сооруже­ ний очевидна для каждого геолога, проектировщика и строи­ теля. Он более важен, чем размер обломков в сцементиро­ ванных обломочных грунтах, по которому в общей классифи­ кации производится их подразделение на крупнообломоч­ ные и мелкообломочные, так как в этих грунтах размер об­ ломков не является фактором, определяющим их поведение под воздействием нагрузок от зданий и сооружений. И более важен, чем химический состав химических и биохимических грунтов, поскольку этот признак учитывается отношением грунтов к воде и петрографическим составом этих грунтов.

155

В качестве критериев "растворимости обычно принима­ ется скорость растворения. В зависимости от химического состава растворимых грунтов скорость их растворения бу­ дет изменяться. Поэтому отнесение того или иного вида грунта к растворимым или нерастворимым должно опре­ деляться на основе учета сроков службы проектируемых зданий и сооружений и их капитальности. В обычных условиях такие грунты, как доломиты и кристаллические известняки, учитывая их малую скорость растворения, должны быть условно отнесены к нерастворимым, тогда как при проектировании предприятий с агрессивными промышленными стоками эти же грунты должны быть отне­ сены к типу растворимых.

Критерий размягчаемости установлен СНиП П-Б.1-62. Это отношение временных сопротивлений одноосному сжа­ тию в насыщенном водой и в воздушно-сухом состояниях. Если это отношение (показатель размягчаемости) меньше 0,75, то грунты считаются размягчаемыми. Показатель размягчаемости в работе [58] относится к важному класси­ фикационном признаку, однако по какой-то причине он не вводится авторами в общую классификацию грунтов, а дается в качестве дополнительного признака для частной классификации. В соответствии с этой классификацией раз­ личают следующие категории скальных пород:

1—0,9 — неразмягчающиеся, 0,9—0,75 — средней размягчаемости,

менее 0,75 — сильно размягчающиеся [58, стр. 227]. В практических целях вряд ли необходимо более дроб­ ное, чем это указано в СНиП П-Б.1-62, подразделение грун­ тов по размягчаемости. Поэтому следует согласиться с ука­ заниями этой главы о том, что размягчаемыми называются грунты, у которых показатель размягчаемости меньше

0,75.

Более дробное подразделение выделенных типов грун­ тов в пределах двух первых групп (скальные и полускальные) производится по петрографическому составу. Этим подразделениям (видам) присваиваются наименования в соответствии с устанрвленными в петрографических классификациях. Так,среди интрузивных грунтов выде­ ляются габбро и граниты, диориты и сиениты и др., среди эффузивных — диабазы и липариты, базальты и трахиты и т. д. Наиболее распространенными представителями ре- гионально-метаморфизованных грунтов являются гнейсы, кварциты и сланцы; контактово-метаморфизованных — ро-

156

Новики, мраморы й яшмы; динамо-метаморфизованных — тектонические брекчии, милониты.

Однозначный подбор наиболее типичных по петрографи­ ческому составу представителей нерастворимых и раство­ римых скальных и полускальных грунтов осадочного генезиса более затруднителен. К нерастворимым скальным грунтам могут быть отнесены прочные конгломераты и пес­ чаники, до некоторой степени условно — доломиты и от­ дельные разности известняков, тогда как к растворимым скальным грунтам — известняки, прочные разности гипсов и ангидритов. К растворимым полускальным грунтам также относятся известняки, гипсы и ангидриды и, кроме того, все галоиды, а к размягчаемым полускальным грунтам химического и биохимического генезиса — мел и мергели, опоки, трепела и диатомиты.

Среди обломочных полускальных к размягчаемым сле­ дует отнести аргиллиты и алевролиты, а к неразмягчаемым некоторые разновидности песчаников.

Следует еще раз подчеркнуть, что в данном случае строго однозначного отнесения вполне определенного пет­ рографического вида грунтов к тому или иному типу быть не может. Те же известняки могут обладать жесткими свя­ зями повышенной и пониженной прочности, т. е. они могут классифицироваться как скальные и как полускальные грунты. Они могут быть отнесены, и к растворимым и к не­ растворимым грунтам, а иногда и к размягчаемым. Все это будет определяться скоростью растворения изучаемого известняка и его способностью к снижению прочности при увлажнении, т. е. конкретными, характерными для него показателями растворимости и размягчаемости. Песча­ ники также могут быть отнесены к разным группам и к раз­ ным типам, что будет определяться прочностью жестких структурных связей и отношением этих связей к воде. Поэтому прочность скальных и полускальных грунтов является одним из важнейших классификационных показате­ лей этих грунтов. Именно по этому признаку осуществля­ ется в предлагаемой к обсуждению классификационной схеме их дальнейшее подразделение на разновидности. Этот же классификационный показатель или признак установ­ лен СНиП П-Б.1-62. Без его учета нельзя грунты с жесткими связями отнести к той или иной группе, к тому или иному типу. Кроме того, прочность скальных и полускальных грунтов служит не только классификационным показате­ лем. Она используется для расчета оснований, сложенных

157

этими грунтами, по первому предельному состоянию (пО несущей способности). Таким образом, процесс классифи­ цирования скальных и полускальных грунтов на основе признаков, установленных СНиП П-Б.1-62 и включенных в обсуждаемую классификационную схему, неразрывно связан с получении всех необходимых для проектных рас­ четов показателей.

В общей классификации [58] выделение глинистых, лёс­ совых, крупнообломочных и песчаных грунтов по составу слагающего их материала подразумевают одновременно учет и их генезиса, т. е. по этой классификации должны

ит. д. генезиса и т. п. В примечании к общей классификации

[56]говорится: «При классификации осадочных пород обя­

зательно учитывается их генезис, который указывается в названии породы. Например: элювиальные, глинистые, слабовыветрелые и скрытотрещиноватые конгломераты; озерные сильновыветрелые, трещиноватые мергели; морские уплотненные, скрытопластичные пиритосодержащие глины; золовые мелкозернистые рыхлые пески и т. д. Среди осадоч­ ных пород по генетическим типам выделяются: элювиаль­ ные, делювиальные, аллювиальные, пролювиальные, вод­ ноледниковые, озерные, морские, моренные, золовые и дру­ гие породы» (стр. 29). Такое требование следует признать завышенным. Установление генезиса часто представляет собой весьма сложную, а порой и неразрешимую задачу. Поэтому генетический признак осадочных грунтов в общую классификационную схему не введен. В ней крупнообло­ мочные, песчаные, глинистые и биогенные грунты делятся на типы, виды и разновидности по наиболее характерным для каждой подгруппы признакам, определяющим пове­

ными классификациями грунтов СНиП П-Б.1-62. Крупнообломочные грунты подразделяются на типы по

по размерам крупнообломочного материала и его окатанности (валуны—камни, галька—щебень, гравий—дресва), а также по соотношению крупнообломочного материала

сзаполнителем. Особенно следует подчеркнуть важность

инеобходимость учета последнего признака, так как пове­ дение крупнообломочного грунта в основании зданий и соо-' ружений в значительной степени будет определяться вза­ имным расположением крупных обломков и заполнителя.

158

Если крупные обломки образуют жесткий каркас, т. е. непосредственно соприкасаются друг с другом, а заполни­ тель находится только в оставшемся между ними прост­ ранстве, то прочность и деформируемость грунта в целом будет определяться, в основном, прочностью и деформируе­ мостью крупнообломочного материала. Если же крупные обломки, не соприкасаясь, как бы «плавают» в заполните­ ле, то прочность и деформируемость крупнообломочного грунта будет определяться, главным образом, соответствую­ щими свойствами заполнителя. Правда, и в этом случае количество крупнообломочного материала будет влиять на свойства грунта в целом. Работы, выполненные лабо­ раторией оснований и фундаментов Дальневосточного Промстройниипроекта, показали, что чем выше в крупно­ обломочном грунте содержание крупного материала и мень­ ше соответственно содержание глинистого заполнителя, тем выше характеристики прочностных и деформативных свойств грунта в целом и наоборот. Таким образом, учет этого фактора при классификации крупнообломочных грун­ тов должен производиться всегда. Поэтому, в отличие от частных классификаций грунтов СНиП П-Б.1-62 и других частных и общих классификаций, он введен в обсуждаемую классификационную схему.

Типы крупнообломочных грунтов подразделяются на ви­ ды по составу заполнителя (песчаный, глинистый), а виды — на разновидности по состоянию этого заполнителя, т. е. для песчаного заполнителя — по плотности, а для глинис­ того — по консистенции.

Песчаные грунты подразделяются на типы по грануло­ метрическому составу, на виды — по плотности сложения и на разновидности — по степени водонасыщения. Это на­ ходится в полном соответствии с теми частными классифи­ кациями по указанным признакам, которые содержатся в СНиП П-Б.1-62, т. е. выделяются типы песков (граве­ листые, крупные, средней крупности, мелкие и пылева­ тые), виды песков (плотные, средней плотности и рыхлые) и разновидности песков (маловлажные, влажные и насы­ щенные водой). В отличие от указанной главы СНиП в клас­ сификационной схеме все эти частные классификации рас­ положены в строго определенной последовательности и каждому выделяемому подразделению присвоено конкрет­ ное таксономическое наименование (тип, вид или разновид­ ность). Песок любого по гранулометрическому составу типа Может быть подразделен на. любой из поименованных видов

159

по плотности, а любой вид по плотности — на любую раз­ новидность по влажности. Такого последовательного под­ разделения песков нельзя осуществить по общей классификациии грунтов в работе [58] (см. табл. 2). Пески в ней подразделяются на типы гравелистых, чистых и пылеватых. Вряд ли можно среди гравелистых или пылеватых песков выделить виды грубо-, крупно-, средне-, мелко-, тонкозер­ нистых и других песков. Если же подразделение на виды относить только к чистым пескам, то остается неясным, как осуществлять подразделение на виды гравелистых и пыле­ ватых песков, когда в основу такого подразделения должны быть заложены особенности гранулометрического состава.

При расчетах естественных оснований, сложенных гли­ нистыми грунтами, проектировщика прежде всего интере­ сует, не обладают ли эти грунты какими-либо специфичес­ кими свойствами, определяющими их поведение при взаи­ модействии со зданиями и сооружениями. Такими спе­ цифическими свойствами обладают лёссовые грунты, склон­ ные к деформациям типа просадок, набухающие и засо­ ленные глинистые грунты, глинистые грунты, обогащенные органическим веществом. По указанным признакам в об­ щей классификационной схеме и произведено разделение глинистых грунтов на типы. Каждый выделенный тип глинистых грунтов требует своего, особого подхода к его изучению. Для просадочных должны быть определены по­ казатели просадочности, для набухающих — величина на­ бухания и давление набухания, для засоленных — коли­ чество и состав солей, для глинистых грунтов, содержащих органические вещества,— количественное содержание пос­ ледних и их состав. Однако для всех типов глинистых грун­ тов в соответствии с требованиями СНиП П-Б.1-62 должны определяться показатели пластичности: верхний предел, нижний предел и число пластичности. По числу пластич­ ности все глинистые грунты независимо от того, обладают или не обладают они какими-либо специфичными свойст­ вами, подразделяются на супеси, суглинки и глины. Этот показатель и принят в общей классификационной схеме для разделения глинистых грунтов на виды. Отсюда следует, что во всех случаях при производстве инженерно-геологи­ ческих изысканий обязательно должны выделяться просадочные, набухающие, засоленные, содержащие органи­ ческие вещества или обычные супеси, суглинки и глины, не обладающие какими-либо специфическими свойствами.

В соответствии с требованиями того же СНиП глинистые

160

грунты, за исключением просадочных разностей, должны подразделяться по консистенции. Этот показатель включен

вобщую классификационную схему в качестве критерия де­ ления всех без исключения глинистых грунтов на разновид­ ности. Даже одни и те же лессовые грунты в одних случа­ ях (при увлажнении) могут утрачивать просадочные свой­ ства, а в других (при высыхании) их приобретать. По этой причине нецелесообразно один и тот же грунт подразделять на разновидности по совершенно различным показателям. При этом нужно иметь в виду, что когда будут разработа­ ны обоснованные критерии подразделения различных ти­ пов глинистых грунтов на виды и разновидности (одни для просадочных, другие для набухающих и т. д.), они мо­ гут быть легко введены в общую классификационную схе­ му без существенной ее ломки, так как сама классифика­ ционная схема регламентирует общий принципиальный подход к классификации грунтов, устанавливая и ранжи­ руя классификационные показатели.

Кбиогенным грунтам относится обычно только торф. Объясняется это тем обстоятельством, что инженерно­ геологическое изучение других типов биогенных грунтов (сапропелей, некоторых разновидностей илов и др.) практи­ чески не проводилось или проводилось в весьма ограничен­ ном объеме. Имеющиеся материалы не позволяют дать им общую инженерно-геологическую характеристику и сос­ тавить конкретные рекомендации по их изучению. Однако такие грунты существуют, и они должны быть отражены

вобщей классификационной схеме грунтов. Вот почему

биогенные грунты предлагается разделять на типы по соста­ ву слагающего их органического вещества, так как состав органического вещества торфов и, например, сапропелей отличается довольно резко. Отсутствие соответствующих материалов является также причиной того, что приведенные 'в классификационной схеме критерии подразделения био­ генных грунтов на виды (по степени разложения органи­ ческого вещества) обоснованно можно относить только к торфам. Критерии подразделения других типов биоген­ ных грунтов на виды и разновидности нужно еще разрабо­ тать.

Если подгруппы искусственных грунтов в общей клас­ сификационной схеме выделены по способу их формирова­ ния, т. е. по «генезису», то критерием их дальнейшего под­ разделения на типы должен быть состав слагающего эти грунты материала. Именно этот признак будет определять