Литература по Основам грунтоведения / Ананьев_Потапов_Инженерная Геология

отмечалось выше, объясняется наличием структурных кристаллизационных связей химической природы. Под воздействием факторов выветривания магматические и метаморфические горные породы разрушаются; если физическое выветривание преобладает над химическим и разрушение сводится в основном к дроблению грунтов, то при участии процессов денудации из выходящих на поверхность фунтов образуются крупнообломочные и песчаные породы со слабыми молекулярными,

капиллярными и электростатическими структурными связями. В случае,

когда химическое выветривание преобладает над физическим, из названных горных пород формируются чаще всего глинистые и может быть лессовые,

но скорее всего пылеватые породы с чрезвычайно разнообразными свойствами.

Примечательно, что скальные грунты, представленные карбонатными,

сульфатными и галоидными породами, сцементированными,

крупнообломочными и мелкообломочными породами, песчаниками,

характеризуются в свойствах степенью литификации, качеством и количеством цемента для последних.

При характеристике деформационных свойств скальных грунтов принимают во внимание модуль деформации Е, модуль упругости Еу и модуль общей деформации Ео. Модуль упругости равен отношению напряжения при одноосном сжатии к относительной обратимой деформации:

Для упругодеформируемого материала модуль упругости и модуль общей деформации устанавливаются для определенной величины и продолжительности действия давления.

Модуль упругости и модуль общей деформации зависят от характера

грунта и его структуры: для скальных пород Еу/Е0 2. Показателем деформационных характеристик скальных грунтов служит также ко-

эффициент Пуассона (х, определяющий, в какой мере происходит изменение объема грунта в процессе деформации.

Коэффициент Пуассона представляет собой собственно характеристику упругой деформации, зависящую в основном от свойств породообразующих минералов. Эта характеристика породообразующих минералов изменяется в широком диапазоне от 0,08 до 0,34, что определяется особенностями кристаллической решетки и направлением реализации напряжений относительно кристаллографических осей. Коэффициент Пуассона зависит от минералогического состава грунта, пористости и трещиноватости.

Кроме вышеотмеченного влияния на свойства скальных фунтов трещиноватости, очень велико воздействие на них степени выветрело-сти скальных фунтов. Например, степени размягчаемости в воде скальных фунтов — отношения временных сопротивлений к одноосному сжатию в водонасыщенном Див воздушно-сухом Rs состояниях:

Ksof = RC / RS

Следует отметить, что временное сопротивление фунта, особенно скального, одноосному сжатию, или предел прочности на сжатие R^,

является чрезвычайно важной классификационной характеристикой,

согласно которой проводится отнесение фунта к скальному (> 5 МПа) или нескальному (< 5 МПа). Естественно, эта характеристика описывает фунт в образце в измененных (при отсутствии естественного напряженного состояния) условиях.

Классификация грунтов

Одной из важных задач любой науки на определенном этапе ее т развития, является построение классификации. Как отмечает Е.М. Сергеев,

это построение становится возможным только тогда, когда в какой-то области знания уже накоплен достаточный фактический материал,

позволяющий выявить общие закономерности развития объекта

исследований данной науки. В частности, построение классификации фунтов стало возможным тогда, когда в определенной мере оформились представления о зависимости инженерно-геологических свойств горных пород от особенностей их состава и сфоения на основе значительного объема фактического материала. Первые классификации фунтов появились во второй половине XIX в. Вопросами классификации фунтов занимались такие крупные специалисты, как И.В. Попов, В.А. Приклонский, П.Н. Панюков,

Е.М. Сергеев, Л.Д. Белый.

Классификация фунтов могут быть общими, частичными, регио-

нальными и офаслевыми.

Задача общих классификаций — по возможности охватить все наиболее распространенные типы горных пород и охарактеризовать их как фунты. Такие классификации должны основываться исключительно на генетическом подходе, при котором оказывается возможным связать инженерно-геологические свойства горных пород с их генетическими особенностями и проследить изменение этих свойств от одной группы фунтов к другой. Эти классификации служат базой для разработки всех других видов классификаций.

Частные классификации подразделяют и детально расчленяют грунты на отдельные фуппы по одному или нескольким признакам. К таким классификациям относятся классификации осадочных, обломочных, песчано-

глинистых грунтов по гранулометрическому составу, глинистых пород—по числу пластичности, лессовых пород—по степени просадочности и т. п. Эти классификации могут быть развитием или составной частью общих классификаций.

Региональные классификации рассматривают фунты применительно к определенной территории. В их основе лежит возрастное и генетическое подразделение пород, встречающихся на данной территории. Разделение групп грунтов проводят, базируясь на формацион-но-фациальном учении о горных породах.

Отраслевые классификации грунтов составляются применительно к

запросам определенного вида строительства. Естественно, такие классификации базируются на положениях вышеописанных классификаций и являются как бы конкретным результатом общих классификаций для решения вопросов при инженерно-геологической оценке территорий и площадки строительства.

Классификация грунтов отражает их свойства. В настоящее время грунты согласно ГОСТ 25100—95 разделяют на следующие классы — природные: скальные, дисперсные, мерзлые и техногенные образования.

Каждый класс имеет свои подразделения. Так, грунты скальных, дисперсных и мерзлых классов объединяются в группы, подгруппы, типы, виды и разновидности, а техногенные фунты вначале разделяются на два подкласса,

а далее также на фуппы, подфуппы, типы, виды и разновидности.

Классификация грунтов согласно ГОСТ 25100—95 в сокращенном виде показана в табл. 15.

Скальные грунты. Их структуры с жесткими кристаллическими связями, например, фанит, известняк. Класс включает две фуппы фунтов: 1)

скальные, куда входит три подфуппы пород, магматические,

метаморфические, осадочные сцементированные и хемогенные; 2) по-

лускальные в виде двух подгрупп — магматические излившиеся и осадочные породы типа мергеля и гипса. Деление фунтов этого класса на типы основано на особенностях минерального состава, например, силикатного типа — гнейсы, фаниты, карбонатного типа — мрамор, хемогенные известняки.

Дальнейшее разделение фунтов на разновидности проводится по свойствам:

по прочности—фанит—очень прочный, вулканический туф —менее прочный; по растворимости в воде —кварцит —очень водостойкий,

известняк —неводостойкий.

Дисперсные грунты. В этот класс входят только осадочные горные породы. Класс разделяется на две фуппы—связных и несвязных грунтов. Для этих грунтов характерны механические и водноколлоид-ные структурные связи. Связные грунты делятся на фи типа — минеральные (глинистые

образования), органо-минеральные (илы, сапропели и др.) и органические

(торфы). Несвязные фунты представлены песками и крупнообломочными породами (фавий, щебень и др.). В основу разновидностей фунтов положены плотность, засоленность, фанулометрическин состяв и другие показатели.

Мерзлые грунты. Все грунты имеют криогенные структурные связи, т.

е. цементом грунтов является лед. В состав класса входят практически все скальные, полускальные и связные грунты, находящиеся в условиях отрицательных температур. К этим трем группам добавляется группа ледяных грунтов в виде надземных и подземных льдов. Разновидности мерзлых грунтов основываются по льдистым (криогенным) структурам,

засоленности, температурно-прочностным свойствам и др.

Техногенные грунты. Эти фунты представляют собой, с одной стороны, природные породы—скальные, дисперсные, мерзлые, которые в каких-либо целях были подвергнуты физическому или физико-химическому воздействию, а с другой стороны, искусственные минеральные и органоминеральные образования, сформировавшиеся в процессе бытовой и производственной деятельности человека. Последние нередко называют антропогенным образованием. В отличие от других классов этот класс вначале разделяется на три подкласса, а уже после этого каждый подкласс, в

свою очередь, распадается на группы, подгруппы, типы, виды и разновидности фунтов. Разновидности техногенных фунтов выделяются на основе специфических особенностей свойств.

ГЛАВА 9

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СВОЙСТВ ГРУНТОВ

Основные показатели физико-механических свойств грунтов Как было показано выше, каждый фунт имеет свои, только ему

присущие строительные свойства. В оценке свойств фунтов, входящих в расчеты оснований фундаментов, наибольшее значение имеют физико-

механические характеристики. Значения показателей этих характеристик позволяют выполнять необходимые расчеты при проектировании зданий и сооружений.

Характеристики физических свойств выражают физическое состояние фунтов (плотность, влажность и др.) и позволяют их классифицировать по типу, виду и разновидностям. Под механическими .подразумевают такие свойства, которые появляются в фунтах под [воздействием внешних усилий

(давления, удара). Механические свойства оцениваются прочностными и деформационными характеристиками фунтов.

Показатели физических и механических свойств скальных и не-1

скальных фунтов между собой довольно значительно различаются, [особенно физические. Некоторые основные физические и механические свойства скальных и нескальных грунтов приводятся в табл. l6 и 17.

Следует отметить, что кроме физико-механических характеристик свойства фунтов во многом зависят от ряда других показателей. Большое влияние могут оказывать состав минералов, характеристики структур и текстур, а для нескальных грунтов — присутствие водорастворимых солей и органических веществ. При оценке свойств грунтов все эти их особенности необходимо учитывать.

Для решения задач проектирования зданий и сооружений все физико-

механические характеристики грунтовых оснований разделяют на две группы:

1) показатели физико-механических свойств, которые используются непосредственно в расчетах оснований и 2) вспомогательные показатели, с

помощью которых осуществляют классификацию грунтов, прогнозируются механические характеристики первой группы, выделяются инженерно-

геологические элементы в толще грунтов. Характеристики грунтов,

используемые в расчетах оснований, приведены в табл. 18. Вспомогательные характеристики, которые отражают физические свойства грунтов, показаны в табл. 19.

Кроме вышеуказанных характеристик на свойства фунтов во многих случаях существенное влияние оказывают минеральный и химический состав, структуры и текстуры, для скальных фунтов трещиноватость, степень выветрелости, у дисперсных — содержание водорастворимых солей,

присутствие органического вещества и т. д. Так, большое количество