8.4.1.1. Определение показателей прочности на сдвиг дисперсных грунтов

Сопротивление грунта срезу определяют как предельное среднее касательное напряжение, при котором образец грунта срезается по фиксированной плоскости при заданном нормальном напряжении.

Лабораторные испытания грунтов для определения показателей трения и сцепления способом поперечного сдвига производят путем среза нескольких образцов в приборах прямого среза. Испытание проводят для определения следующих характеристик прочности песков (кроме гравелистых и крупных), глинистых и органоминеральных грунтов:

• угла внутреннего трения j,

• удельного сцепления с.

Для определения частных значений j и с необходимо провести не менее трех испытаний идентичных образцов при различных значениях нормального напряжения.

Сопротивление сдвигу одного и того же грунта непостоянно и зависит от его физического состояния – степени нарушенности естественной структуры, плотности, влажности, а также от условий производства испытаний (конструкция прибора, размеры образца, скорость сдвига и т. д.). Для получения наиболее достоверных данных испытания на сдвиг должны проводиться в условиях, максимально приближающихся к условиям работы грунта под сооружением или в самом сооружении. В этих опытах поровое давление не измеряется, поэтому схемы испытаний следует назначать, учитывая состав, состояние грунта и условия его консолидации в зем­ляном сооружении или в основании. При выборе условий проведения опыта необходимо учитывать соотношение между вертикальными нагрузками, при которых производятся опыты, и природной нагрузкой, под которой находился грунт в естественном состоянии. Это обстоятельство имеет большое значение при назначении первых ступеней давления, которые не должны быть ниже природного давления. Нагрузки должны превышать природное давление, чтобы грунт не разуплотнялся в ходе опыта. На более поздних стадиях проектирования при устройстве глубоких выемок следует ставить опыты при нагрузках меньших, чем природное давление, моделируя условия работы грунта.

В зависимости от характера предварительной подготовки образцов к опыту различают:

• сдвиг нормально уплотненных образцов (завершенное уплотнение), когда образцы перед опытом предварительно уплотняются под разными нагрузками до окончания процесса консолидации; срез каждого образца производится при той же вертикальной нагрузке, под которой он предварительно уплотнялся;

• сдвиг переуплотненных образцов, когда образцы предварительно уплотняются до окончания процесса консолидации, а сдвигаются без нагрузки или при меньших нагрузках;

• сдвиг недоуплотненных образцов (незавершенное уплотнение), когда образцы предварительно не уплотняются или уплотняются в продолжение короткого времени, за которое не наступает полная консолидация; срез производится при различных вертикальных нагрузках.

Способы определения показателей сопротивления грунта сдвигу могут быть разделены на две подгруппы:

• способы поперечного сдвига с конечной плоскостью сдвига (рис. 8.35. а и б),

• с

  а)

  б)

  в)

  Рис. 8.35. Схемы нагружения образцов при сдвиге: а) прямой срез, б) простой сдвиг, в) кольцевой сдвиг [5]

  пособы кольцевого сдвига с бесконечной (замкнутой) плоскостью сдвига (рис. 8.35. в).

Согласно действующим нормативным документам характеристики сопротивления сдвигу определяют по результатам испытаний образцов грунта в одноплоскостных срезных приборах по следующим схемам:

• консолидированно-дренированный (медленный) срез – для песков, глинистых и органоминеральных грунтов независимо от их коэффициента водонасыщения для определения эффективных значений j′ и с′. Применяется консолидированно-дренированное испытание для грунтов в стабилизированном состоянии, когда деформации уплотнения под определенной нагрузкой закончены и избыточное давление в поровой жидкости отсутствует. Тонкодисперсные глины при влажности ниже границы раскатывания испытываются в условиях медленного сдвига после предвари­тельного уплотнения под нагрузками, действующими при сдвиге. При медленном сдвиге сдвигающую силу увеличивают только после прекращения деформации, вызванной предыдущей ступенью этой силы. Режим испытания при консолидированном срезе назначается так, чтобы действующие напряжения являлись эффективными. Результаты испытания характеризуют прочность, которую грунт приобретает после длительного процесса эксплуатации сооружений.

• неконсолидированный (быстрый) срез – для водонасыщенных глинистых и органоминеральных грунтов, имеющих показатель текучести I_L ≥0,5 и просадочных грунтов, приведенных в водонасыщенное состояние замачиванием без приложения нагрузки для определения j и с в нестабилизированном состоянии, характеризуемом незавершенностью консолидации под определенной нагрузкой и наличием избыточного давления в поровой жидкости, а также для просадочных грунтов, приведенных в водонасыщенное состояние замачиванием без приложения нагрузки. При быстром сдвиге увеличение сдвигающей силы производят быстро, не дожидаясь прекращения деформаций. При приложении как нормальных, так и сдвигающих напряжений в поровой воде возникает избыточное давление, которое обеспечивает неизменность плотности и влажности. Испытания характеризуют ожидаемую прочность грунтов в начальный период строительства.

Испытания грунтов на сдвиг [17]. Для испытаний используют образцы грунта ненарушенного сложения с природной влажностью или в водонасыщенном состоянии или образцы нарушенного сложения с заданными значениями плотности и влажности (в том числе при полном водонасыщении), или образцы, отобранные из массива искусственно уплотненных грунтов. Образцы должны иметь форму цилиндра диаметром не менее 70 мм и высотой от 1/3 до 1/2 диаметра. Максимальный размер фракции грунта (включений, агрегатов) в образце должен быть не более 1/5 высоты образца. При этом образцы просадочных грунтов испытывают в водонасыщенном состоянии, а набухающих – при природной влажности. В необходимых случаях сопротивление срезу может определяться:

• для просадочного грунта при природной влажности или при влажности на границе раскатывания, если последняя превышает природную;

• для засоленного грунта – на образцах предварительно выщелоченного грунта после стабилизации суффозионной осадки при заданном нормальном давлении;

• для набухающих грунтов – в условиях полного водонасыщения после стабилизации свободного набухания или набухания (уплотнения) при заданном нормальном давлении;

• для насыпных грунтов – при их максимальной, требуемой или достигаемой плотности.

Испытания образцов грунта проводятся в одноплоскостных срезных приборах с фиксированной плоскостью среза путем сдвига одной части образца относительно другой его части горизонтальной нагрузкой при предварительном нагружении образца нагрузкой, нормальной к плоскости среза. Не допускается испытывать грунты, выдавливаемые в процессе испытания в зазор между подвижной и неподвижной частями срезной коробки. Для испытаний методом одноплоскостного среза применяются сдвиговые приборы: РПС с площадью среза 1,225 см², ЦНИИСа, ВНИМИ, Маслова-Лурье, ПСГ-3М конструкции ГидроПроект, СПФ-2 конструкции Фундаментпроекта, ПС-10, автоматизированные сдвиговые приборы СППА и СПКА НП «Геотек Инфо» и др.

В состав установки для испытания грунта методом одноплоскостного среза должны входить: срезная коробка, состоящая из подвижной и неподвижной частей и включающая рабочее кольцо, жесткие сплошные и перфорированные штампы; механизм для вертикального нагружения образца; механизм создания горизонтальной срезающей нагрузки; устройства для измерения деформаций образца и прикладываемой нагрузки.

Для испытания образца песчаных грунтов применяют срезную коробку с нижней подвижной частью. Конструкция срезного прибора должна обеспечивать первоначальное вертикальное давление на образец (от веса штампа и измерительных приборов на нем) не более 0,025 МПа.

При тарировке срезной коробки в соответствии с паспортом на прибор устанавливают поправки на преодоление трения подвижной части срезной коробки.

В срезном приборе при статическом нагружении можно определить только два параметра прочности песков (кроме гравелистых и крупных), глинистых и органоминеральных грунтов: критическое значение угла внутреннего трения, и критическое значение сил сцепления. Прибор с непрерывном нагружением производства «Геотек Инфо» (рис. 8.36) применяется с целью определения таких параметров прочности как: пиковое значение угла внутреннего трения φ; критическое значение угла внутреннего трения φ; остаточное значение угла внутреннего трения φ_r; критическое значение сил сцепления c; остаточное значение сил сцепления c_r; угол дилатансии ψ. Преимущество приборов с кинематическим нагружением заключается еще в том, что они позволяют исследовать влияние скорости сдвига на параметры прочности [5].

Изготовленный образец взвешивают и в зависимости от схемы испытания приступают или к его предварительному уплотнению (консолидировано-дренированный срез), или сразу к испытанию на срез (неконсолидированный быстрый срез).

Рис. 8.36. Прибор предварительного уплотнения и срезной прибор с кинематическим нагружением НП «Геотек Инфо» [140]

Предварительное уплотнение образца проводят непосредственно в рабочем кольце срезного прибора или в уплотнителе. При уплотнении образца могут применяться уплотнители (конструкции Гидропроекта, НП «Геотек Инфо» и др.), позволяющие производить уплотнение при заданном давлении и сохранении природной или заданной влажности, а также в условиях полного водонасыщения. В состав уплотнителя должны входить следующие основные узлы: цилиндрическая обойма, в которую помещается рабочее кольцо с образцом; жесткий перфорированный штамп; механизм для вертикального нагружения образца; ванна для водонасыщения образца; гидроизолирующие элементы; устройство для измерения вертикальных деформаций образца.

При предварительном уплотнении в уплотнителе рабочее кольцо с подготовленным образцом грунта следует поместить в обойму уплотнителя, а затем собранную обойму установить в ванну уплотнителя на перфорированный вкладыш (предварительно торцы образца необходимо покрыть влажным бумажным фильтром). Далее необходимо установить на образец перфорированный штамп, выверить зазор между кольцами, произвести регулировку механизма нагрузки, установить приборы для измерения вертикальных деформаций грунта и записать их начальные показания.

Для испытаний образца грунта в условиях полного водонасыщения необходимо предварительно замочить образец, заполнив ванну уплотнителя водой.

При испытании просадочных грунтов, имеющих природную влажность меньше w_р, необходимо увлажнить образцы до влажности, равной w_р.

Образцам набухающих грунтов, предназначенным для определения сопротивления срезу в условиях полного водонасыщения после стабилизации деформаций набухания при заданном нормальном давлении р, передают до начала замачивания давление р.

Время насыщения образцов водой должно быть не менее:

• для песков – 10 мин;

• для глинистых грунтов, в том числе для просадочных: при I_р < 7 % – 3 ч, при I_р < 12 % – 6 ч, при I_p < 22 % – 12 ч и при I_p ³ 22 % и органоминеральных грунтов – 36 ч;

• для набухающих грунтов – до достижения условной стабилизации деформации набухания – 0,1 мм за 24 ч.

По окончании водонасыщения регистрируют вертикальные деформации образцов.

Для глинистых грунтов по специальному заданию может быть проведен срез образца по заранее сформированной поверхности – срез «плашка по плашке» для определения характеристик остаточной прочности грунта j_r и с_r. При проведении среза «плашка по плашке» образец грунта разрезают на две части острым ножом или леской, тщательно заравнивают торцевые поверхности обеих половин с предварительным их смачиванием, соединяют их между собой и помещают в рабочее кольцо срезного прибора. Характеристики j_r и с_r глинистого грунта ненарушенного и нарушенного сложения могут быть также определены на приборах кольцевого среза.

Проведение консолидированно-дренированного (медленного) среза. Предварительное уплотнение образца производят при нормальных давлениях р, при которых определяют сопротивление срезу t.

Значение максимального нормального давления р_max необходимо назначать в зависимости от предполагаемого напряженного состояния грунтового массива (с учетом передаваемых на основание нагрузок и бытового давления). Значения нормальных давлений р_min и р_i, при которых определяют сопротивление срезу t, назначают как часть р_max (например, 0,25 р_max, 0,5 р_max и т. д.). При отсутствии указанных данных значения р допускается принимать по табл. 8.33.

Для водонасыщенных в природном залегании грунтов и грунтов, приведенных в водонасыщенное состояние предварительным замачиванием, предварительное уплотнение образцов и испытание на срез проводят по следующей методике. Нормальное давление передают на образец грунта плавно и быстро в одну ступень. Отсчеты по приборам для измерения вертикальных деформаций снимают в следующей последовательности: первый отсчет – сразу после приложения нагрузки, затем через 0,25; 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 30 мин и далее с интервалом 1 ч в течение рабочего дня, а затем в начале и конце рабочего дня. Указанное время проведения отсчетов может быть изменено для удобства построения кривой консолидации методом квадратного корня из времени.

Таблица 8.33

Значения нормального давление при предварительном уплотнении

Грунты	Нормальное давление при предварительном уплотнении р,МПа
Пески средней крупности плотные; глины с IL £ 0,25	0,1; 0,3; 0,5
Пески средней крупности средней плотности; пески мелкие и пылеватые плотные и средней плотности; супеси и суглинки и органоминеральные грунты с IL £ 0,5; глины с 0,25 < IL, £ 0,5	0,1; 0,2; 0,3
Пески средней крупности, мелкие и пылеватые рыхлые; супеси, суглинки, глины и органоминеральные грунты с IL > 0,5	0,1; 0,15; 0,2

Время окончания уплотнения образца грунта от данного давления р для глинистых и органоминеральных грунтов определяют как время завершения фильтрационной консолидации. Для этого в процессе испытания по аналогии с компрессионными испытаниями строят график зависимости деформации образца от времени – кривую консолидации, которую обрабатывают методом квадратного корня из времени (возможна также обработка логарифмическим методом) и определяют время окончания фильтрационной консолидации t₁₀₀. Значение t₁₀₀ используется далее для определения скорости деформации при срезе.

После предварительного уплотнения, если оно проводилось в уплотнителе, следует быстро разгрузить образец и перенести рабочее кольцо с образцом в срезную коробку. Далее закрепляют рабочее кольцо в срезной коробке, устанавливают перфорированный штамп, производят регулировку механизма нагрузки, устанавливают зазор между подвижной и неподвижной частями срезной коробки (0,5 мм для глинистых и органоминеральных грунтов и 1 мм для песков), устанавливают измерительную аппаратуру для регистрации вертикальных деформаций образца.

На образец грунта передают то же нормальное давление, при котором происходило предварительное уплотнение грунта (табл. 8.33). Нормальную нагрузку следует передать на образец в одну ступень и выдержать ее не менее: 5 мин – для песков; 15 мин – для супесей; 30 мин – для суглинков и глин; 10 мин – при срезе «плашка по плашке».

Испытание на срез «плашка по плашке» выполняют при том же нормальном давлении, при котором был осуществлен первый срез.

После передачи на образец грунта нормальной нагрузки приводят в рабочее состояние механизм создания горизонтальной сдвигающей нагрузки и устройство для измерения деформаций среза грунта и регистрируют его начальное показание.

Испытание на срез производят или при непрерывно возрастающей горизонтальной нагрузке с постоянной скоростью деформации образца (кинематический режим), или при возрастании нагрузки ступенями (статический режим).

При кинематическом режиме нагружения скорость сдвиговой деформации v определяют по формуле:

, ( 8.14)

где l_f – ожидаемая горизонтальная деформация (смещение) при разрушении, мм; t_f – время до разрушения, мин.

Если ожидаемая горизонтальная деформация образца при разрушении не известна из предыдущих испытаний, рекомендуется в формуле (8.14) принимать l_f, исходя из относительной деформации 10 %.

Время до разрушения t_f, т. е. до мобилизации максимального сопротивления образца срезу, определяется из условия, что в момент разрушения в образце останется не более 5 % порового давления, по формуле:

t_f = 12,7 t₁₀₀ (8.15)

где t₁₀₀ – время окончания фильтрационной консолидации (допускается в формуле (8.15) вместо t₁₀₀ принять t₉₀), мин.

Для песков скорость горизонтальной деформации не должна превышать 0,5 мм/мин.

При передаче срезающей нагрузки ступенями их значения должны составлять 5 % значения нормальной нагрузки, при которой производят срез. Критерием завершения ступени нагружения является достижение скорости деформации, определяемой по формуле 8.14.

Деформации среза при кинематическом и статическом нагружении фиксируют через 0,25–0,5 мм так, чтобы накопилось 15–20 отсчетов от начала до конца среза.

Для неводонасыщенных в природном залегании глинистых грунтов, просадочных, набухающих и засоленных грунтов, а также песков предварительное уплотнение образцов и испытание на срез проводят по следующей методике. Нормальное давление р при предварительном уплотнении образцов просадочного грунта, испытываемых в водонасыщенном состоянии, должно составлять 0,3 МПа и возрастать ступенями Dр = 0,05 МПа, если иное не предусмотрено программой испытаний.

Предварительное уплотнение образцов грунта перед сдвигом до заданной нагрузки р, при которой определяют сопротивление срезу t, производят ступенями Dр, в соответствии с табл. 8.34.

Таблица 8.34

Ступени давления предварительного уплотнения

Грунты	Ступени давления Dр, МПа
Пески средней крупности плотные; глины с IL £ 0,25	0,1
Пески средней крупности средней плотности; пески мелкие и пылеватые плотные и средней плотности; супеси и суглинки и органоминеральные грунты с IL £ 0,5; глины с 0,25 < IL, £ 0,5	0,05
Пески средней крупности, мелкие и пылеватые рыхлые; супеси, суглинки, глины и органоминеральные грунты с IL > 0,5	0,025 до p = 0,1 и далее 0,05

Каждую ступень давления при предварительном уплотнении выдерживают в течение времени, указанного в табл. 8.35, а конечную ступень – до достижения условной стабилизации деформаций сжатия образца грунта. За критерий условной стабилизации деформации принимают ее приращение, не превышающее 0,05 % за время, указанное в табл. 8.35. В конце каждой ступени нагружения записывают показания приборов для измерения деформаций, а на последней ступени фиксируют наступление условной стабилизации деформации сжатия образца.

После предварительного уплотнения в уплотнителе, следует быстро разгрузить образец и перенести рабочее кольцо с образцом в срезную коробку. Далее независимо от того, где производилось уплотнение образца грунта, производят следующие операции: закрепляют рабочее кольцо в срезной коробке, устанавливают перфорированный штамп, производят регулировку механизма нагрузки, устанавливают зазор между подвижной и неподвижной частями срезной коробки (0,5 мм для глинистых и органоминеральных грунтов и 1 мм для песков), устанавливают измерительную аппаратуру для регистрации вертикальных деформаций образца. В случае предварительного уплотнения образцов грунта в условиях полного водонасыщения перед разгрузкой образца удаляют воду из ванны уплотнителя.

Таблица 8.35

Время выдерживания ступеней условной стабилизации деформаций сжатия

Грунты			Время вы­держивания ступеней, не менее	Время условной стабилизации деформаций сжатия на конечной ступени, не менее
Пески			5 мин	0,5 ч
Глинистые (непросадочные и ненабухающие)	супеси			3 ч
	суглинки	с Iр < 12 %	30 мин	6 ч
		с Ip ³ l2 %		12 ч
	глины	с Ip < 22 %		12 ч
		с Ip ³ 22 %		18 ч
Органоминеральные			1 ч	24 ч
Просадочные				3 ч
Набухающие			30 мин	Как для ненабухающих

В срезном приборе на образец грунта передают то же нормальное давление, при котором происходило предварительное уплотнение грунта (табл. 8.32 ). Нормальную нагрузку следует передать на образец в одну ступень и выдержать ее не менее: 5 мин – для песков; 15 мин – для супесей; 30 мин – для суглинков и глин; 10 мин – при срезе «плашка по плашке». Испытание на срез «плашка по плашке» выполняют при том же нормальном давлении, при котором был осуществлен первый срез.

После передачи на образец грунта нормальной нагрузки приводят в рабочее состояние механизм создания горизонтальной сдвигающей нагрузки и устройство для измерения деформаций среза грунта и регистрируют его начальное показание.

При статическом режиме приложения горизонтальной нагрузки ее ступени должны составлять 5 % от значения нормальной нагрузки, при которой производят срез. На каждой ступени нагружения записывают показания приборов для измерения деформаций среза через каждые 2 мин, уменьшая интервал между измерениями до 1 мин в период затухания деформации до ее условной стабилизации. За критерий условной стабилизации деформации среза принимают скорость деформации, не превышающую 0,01 мм/мин.

При кинематическом режиме скорость среза должна быть постоянной и соответствовать указанной в табл. 8.36. Деформации среза фиксируют не реже чем через 2 мин, так, чтобы накопилось 15–20 отсчетов от начала среза до достижения максимальной срезающей нагрузки.

Таблица 8.36

Скорость среза при кинематическом режиме

Грунты	Скорость среза, мм/мин
Пески и супеси	£ 0,5
Суглинки с Ip ≤ 12 %	£ 0,1
Суглинки с Ip > 12 %	£ 0,05
Глины с Ip ≤ 30 %	£ 0,02
Глины с Ip > 30 %	£ 0,01

Испытание следует считать законченным, если при приложении очередной ступени срезающей нагрузки происходит мгновенный срез (срыв) одной части образца по отношению к другой или абсолютная деформация среза превысит 5 мм, (относительная деформация – 10 %), что наступит раньше.

При проведении среза с постоянной скоростью за окончание испытаний принимают момент, когда срезающая нагрузка достигнет максимального значения, после чего наблюдается некоторое ее снижение, или установление постоянного значения, или абсолютная деформация среза превысит 5 мм, (относительная деформация – 10 %), что наступит раньше. После окончания испытания следует разгрузить образец, извлечь рабочее кольцо с образцом из прибора и отобрать пробы для определения влажности из средней части образца.

Проведение неконсолидированного (быстрого среза). Рабочее кольцо с образцом грунта помещают в срезную коробку, устанавливают сплошной штамп, производят регулировку механизма нагрузки, устанавливают зазор между подвижной и неподвижной частями срезной коробки, устанавливают устройство для измерения деформации среза и записывают начальное показание.

На образец грунта передают в одну ступень нормальное давление р, при котором будет производиться срез образца. Значение максимального нормального давления р_max необходимо назначать в зависимости от предполагаемого напряженного состояния грунтового массива (с учетом передаваемых на основание нагрузок и бытового давления). Значения нормальных давлений р_min и р_i, при которых определяют сопротивление срезу t, назначают как часть от р_max. При отсутствии указанных данных значения р принимают по табл. 8.37.

Таблица 8.37

Значения нормальных давлений

Глинистые и органоминеральные грунты с показателем текучести:	р, МПа
0,5 £ IL < 1,0	0,05; 0,1; 0,15
IL ³ 1,0	0,025; 0,075; 0,125

Если при каком-либо давлении происходит выдавливание грунта в зазор между подвижной и неподвижной частями срезной коробки, необходимо его уменьшить на 0,025–0,05 МПа.

Сразу после передачи нормальной нагрузки приводят в действие механизм создания горизонтальной нагрузки и производят срез образца грунта не более чем за 2 мин с момента приложения нормальной нагрузки.

При статическом режиме нагружения ступени горизонтальной нагрузки не должны превышать 10  % значения нормального давления, при котором производится срез, и их приложение должно следовать через каждые 10–15 с.

При кинематическом режиме нагружения скорость среза принимают в интервале 2–3 мм/мин так, чтобы срез проходил не более чем за 2 мин.

Испытание следует считать законченным, если при приложении очередной ступени срезающей нагрузки происходит мгновенный срез (срыв) одной части образца по отношению к другой или абсолютная деформация среза превысит 5 мм.

При проведении среза с постоянной скоростью за окончание испытаний принимают момент, когда срезающая нагрузка достигнет максимального значения, после чего наблюдается некоторое ее снижение, или установление постоянного значения, или абсолютная деформация среза превысит 5 мм.

После окончания испытания следует разгрузить образец, извлечь рабочее кольцо с образцом из прибора и отобрать пробы для определения влажности из средней части образца.

По измеренным в процессе испытания значениям горизонтальной срезающей и нормальной нагрузок вычисляют касательные и нормальные напряжения t и s, МПа, по формулам:

где Q и P – соответственно горизонтальная срезающая и нормальная сила к плоскости среза, кН; S – площадь среза, см².

Определение t необходимо проводить не менее чем при трех различных значениях р. Из каждого значения t вычитают поправку на преодоление трения подвижной части срезной коробки по заранее построенной тарировочной кривой. При автоматизации хода испытаний в полученную диаграмму среза также вносят поправку на трение в приборе.

По измеренным в процессе испытания значениям деформаций среза l, соответствующим различным напряжениям t, строят график зависимости t = f (l) (рис. 8.37, а). За предельное сопротивление грунта срезу принимают максимальное значение t, полученное по графику l = f (t) или диаграмме среза на отрезке l, не превышающем 5 мм (или относительная деформация не превышает 10 %).

Угол внутреннего трения j и удельное сцепление с, МПа, определяют по графику t= f (s) (рис. 8.37, б), проводя прямую наилучшего приближения к экспериментальным точкам вычисляют по формулам, полученным обработкой экспериментальных точек t = f (s) методом наименьших квадратов:

(8.16)

(8.17)

где t_i – опытные значения сопротивления срезу, определенные при различных значениях s_i и относящиеся к отдельному монолиту грунта (при n ³ 3) или одному инженерно-геологическому элементу; n – число испытаний.

Аналогичным образом определяют параметры остаточной прочности j_r и с_r. При проведении срезов «плашка по плашке» зависимость Кулона записывают в виде:

t_r = stgj _r + с_r , (8.18)

где t_r – остаточная прочность; j_r и с_r – характеристики остаточной прочности.

Испытания грунтов на срезных приборах широко распространены вследствие невысокой стоимости, простоты методики и доступности приборов. В то же время опыты на срез имеют ряд недостатков и ограничений: в течение опыта сложно контролировать условия дренирования; не может быть измерено поровое давление; касательное напряжение над поверхностью сдвига не однородно и может развиваться прогрессивное разрушение; площадь среза изменяется непрерывно по мере относительного смещения обоймы прибора при действии сдвига­ющей нагрузки; напряженное состояние при сдвиге не может быть определено и траектория напряжений не может быть установлена, напряжения в образце неоднородны. Только одна точка может быть отмечена на диаграмме зависимости «предельное касательное напряжение – нормальное напряжение», представляющее среднее касательное напряжение на горизонтальной плоскости сдвига. Круг Мора может быть отображен, только при предположении, что горизонтальная плоскость сдвига является теоретической плоскостью разрушения. Необходимо отметить, что плоскость, по которой проходит сдвиг в процессе опыта в естественных условиях не всегда является самой слабой. Во время сдвига невозможно контролировать напряжения, возникающие в грунтовом массиве при кручении. В отличие от испытаний в срезных приборах трехосные испытания позволяют избежать большую часть отмеченных недостатков, и дают возможность определять зависимости не только прочностных, но и деформационных характеристик грунтов от напряженного состояния [5].

Главной особенностью сопротив­ления сдвигу несвязных грунтов является отсутствие значимого сцепления. Поэтому сопротивление сдвигу таких грунтов в полной мере характеризуется углом внутреннего трения (φ) или углом естественного откоса (φ₀), а основными факторами, определяющими прочность несвязных грун­тов при сдвиге, будут те, которые влияют на трение между частицами грунта.

Величина сил трения между частицами несвязных грунтов, прежде всего, зависит от формы частиц, состояния и характера их поверхности. Окатанные частицы обусловливают снижение угла внутреннего трения φ грунтов за счет уменьшения при этом сил трения и зацепления частиц. Поэтому при одина­ковой дисперсности несвязный грунт, состоящий из окатанных частиц, имеет меньший угол внутреннего трения, чем такой же грунт, состоящий неокатанных частиц. Остроугольные обломки, угловатые частицы и частицы с шероховатой неровной поверхностью увеличивают угол внутреннего трения φ грунта, как за счет роста зацепления, так и за счет повышения сил трения частиц, поэтому с увеличением окатанности и сферичности частиц, следовательно, коэффициента формы К_ф, угол внутреннего трения грунта закономерно уменьшается.

Рис 8.37. Оформление результатов испытания грунта методом одноплоскостного среза: а) τ =f (l), б) τ =f (σ)

На величину угла внутреннего трения в несвязных грунтах влияет и дисперсность, с увеличением дисперсности φ таких грунтов закономерно сни­жается за счет уменьшения при этом сил зацепления частиц.

Минералогический состав песков является важным показателем, поскольку влияет на поведение песков под давлением. Высокое содержание слюды уменьшает сопротивление сдвигу, в то время как наличие кварцевых зерен увеличивает прочность песчаного грунта.

Среди других факторов, влияющих на сопротивление сдвигу несвязных грунтов, выделяют их плотность сложения (пористость). Несвязный грунт в рыхлом сложении имеет большую пористость, характеризуется меньшим углом внутреннего трения, чем тот же грунт в плотном сложении. Эго обусловлено тем, что в плотном сложении, благодаря более плотной укладке, каждая частица окружена большим числом соседних частиц. В результа­те этого в единице объема грунта возрастает число контактов, что выражается в увеличении угла внутреннего трения φ.

Необходимо иметь в виду, что в процессе сдвига несвязных грунтов пористость в зоне сдвига может из­меняться. У плотных грун­тов она увеличивается в зоне сдви­га, а у грунтов в рыхлом сложении – уменьшается. Пористость, при которой в процессе сдвига не меняется объем грунта, называется критической и определяется в опытах на сдвиг при испытании образцов находящихся в рыхлом и плотном сложении [50].

Для предварительных расчетов оснований сооружений I и II уровней ответственности, а также для окончательных расчетов оснований сооружений III уровня ответственности и опор воздушных линий электропередач независимо от их уровня ответственности допускается определять нормативные и расчетные значения прочностных характеристик грунтов по табл. 8.38–8.50 в зависимости от их физических характеристик. При соответствующем обосновании допускается использовать таблицы для окончательных расчетов сооружений II уровня ответственности (технически несложные сооружения, сооружения, малочувствительные к деформациям основания, и др.).

Согласно [109] показатели прочностных свойств песчаных и крупнообломочных грунтов определяются по дополнительному заданию, а для расчетов используются значения из [111], приведенные из табл. 8.38, и эти значения могут быть использованы для проектирования сооружений не только III, но и II уровня ответственности. Характеристики прочности приведенные в табл. 8.38, относятся к кварцевым пескам с зернами различной окатанности, содержащим не более 20 % полевого шпата и не более 5 % в сумме различных примесей (слюда, глауконит и пр.), включая органическое вещество, независимо от степени влажности грунтов S_r.

Таблица 8.38

Нормативные значения удельного сцепления и угла внутреннего трения песков четвертичных отложений

Пески	Характеристики грунтов	Характеристики при коэффициенте пористости е, равном
		0,45	0,55	0,65	0,75
Гравелистые и крупные	с, кПа	2	1	–	–
	, град.	43	40	38	–
Средней крупности	с, кПа	3	2	1	–
	, град.	40	38	35	–
Мелкие	с, кПа	6	4	2	–
	, град.	38	36	32	28
Пылеватые	с, кПа	8	6	4	2
	, град.	36	34	30	26

Особенностью сопротивления сдвигу связных грунтов является наличие у них сцепления, величина которого намного меньше, чем в скальных грунтах, но играет важную роль в обеспечении их прочности и меняется в широких пределах. Например, в илах сцепление может быть 0,001–0,0001 МПа, а в литифицированных глинах достигать 0,5–1,0 МПа и более. Поэтому на сопротивление сдвигу связных грунтов будут влиять все факторы, которые изменяют их сцепление и трение между частицами. К основным внутренним факторам, влияющим на прочность при сдвиге, относятся: структурно-текстурные особенности (тип структурных связей и их прочность, дисперсность, однородность структуры, тип текстуры, пористость), наличие и состав поровой жидкости, количество, физико-химические особенности грунта, степень литификации и выветрелости. Связные грунты со смешанными контактами (кристаллизационными и переходными) обладают более высокими значениями φ и с, чем грунты с коагуляционными контактами.

Влияние текстуры на параметры прочности связных грунтов при сдвиге проявляется, прежде всего, в анизотропии прочности. Связные грунты с массивной изотропной текстурой характеризуются одинаковыми параметрами прочности по разным направле­ниям. Грунты с ориентированной текстурой имеют разные значе­ния одних и тех же прочностных показателей: сдвиг вдоль направления ориентации частиц всегда осуществляется более легко, чем поперек их ориентации.

Показатели сопротивления связных грунтов сдвигу – сцепление и угол внутреннего трения меняются в зависимости от влажности (кон­систенции) грунтов. В глинистых грунтах с ростом влажности закономерно снижается и величина сцепления за счет ос­лабления структурных связей, и величина угла внутреннего трения за счет смазывающего действия воды, снижающего трение на контактах. Сухие и маловлажные глинистые грунты твердой консистенции всегда обладают боль­шим утлом внутреннего трения и значительным сцеплением по сравнению с грунтом в пластичной или текучей консистенции. В силь­новлажных глинах текучей и скрытотекучей консистенции угол внутреннего трения снижается до 1–2° [50].

Характеристики глинистых грунтов приведенные в табл. 8.39 относятся к грунтам, имеющим не более 5 % органического вещества и степень влажности S_r  0,8. Для грунтов с промежуточными значениями е, не указанными в табл. 8.38 и 8.39, значения с и , определяют интерполяцией. Если значения е, I_L и S_r грунтов выходят за пределы, предусмотренные таблицами, характеристики с и , следует определять по данным непосредственных испытаний этих грунтов [102, 111].

Таблица 8.39

Нормативные значения удельного сцепления и угла внутреннего трения глинистых нелессовых грунтов четвертичных отложений

Наименование грунтов и значения показателя текучести IL		Характеристики грунтов	Характеристики при коэффициенте пористости е, равном
			0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	0,95	1,05
Супеси	0  IL  0,25	с, кПа	21	17	15	13	–	–	–
		, град.	30	29	27	24	–	–	–
	0,25 < IL  0,75	с, кПа	19	15	13	11	9	–	–
		, град.	28	26	24	21	18	–	–
Суглинки	0  IL  0,25	с, кПа	47	37	31	25	22	19	–
		, град.	26	25	24	23	22	20	–
	0,25 < IL  0,5	с, кПа	39	34	28	23	18	15	–
		, град.	24	23	22	21	19	17	–
	0,5 < IL  0,75	с, кПа	–	–	25	20	16	14	12
		, град.	–	–	19	18	16	14	12
Глины	0  IL  0,25	с, кПа	–	81	68	54	47	41	36
		, град.	–	21	20	19	18	16	14
	0,25 < IL  0,5	с, кПа	–	–	57	50	43	37	32
		, град.	–	–	18	17	16	14	11
	0,5 < IL  0,75	с, кПа	–	–	45	41	36	33	29
		, град.	–	–	15	14	12	10	7

Допускается в запас надежности принимать характеристики с и , по соответствующим нижним пределам е, I_L и S_r, если грунты имеют значения е, I_L и S_r меньше этих предельных значений. Для определения значений с и , используют нормативные значения е, I_L и S_r.

Для предварительной оценки оснований, сложенных из органоминеральных и органических грунтов допускается принимать значения характеристик грунтов, приведенные в табл. 8.40 – 8.44. Нормативные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления заторфованных глинистых грунтов при степени заторфованности 0,05 < I_r  0,25 допускается определять по табл. 8.40.

Таблица 8.40

Нормативные значения угла внутреннего трения и сцепления заторфованных глинистых грунтов

Пределы нормативных значений IL	Характеристики грунтов	Характеристики глинистых грунтов при степени заторфованности Ir и коэффициенте пористости е, равных
		Ir = 0,05–0,1				Ir = 0,1–0,25
		0,65	0,75	0,85	0,95	1,05	1,15	1,25	1,35
0  IL  0,25	с, кПа	21	20	18	16	15	–	–	–
	, град.	29	33	37	45	48	–	–	–
0,25 < IL  0,5	с, кПа	21	20	18	16	15	14	13	12
	, град.	21	22	24	31	33	36	39	42
0,5 < IL  0,75	с, кПа	21	20	18	16	15	14	13	12
	, град.	18	19	20	21	23	24	26	28
0,75 < IL  1	с, кПа	–	–		18	18	18	17	–
	, град.	–	–	–	15	16	17	18	–

Таблица 8.41

Средние значения физико-механических характеристик погребенного торфа

Показатель	Значения показателя при степени разложения Dрd, %
	20–30	31–40	41–60
Плотность грунта , г/см3	1,0	1,05	1,2
Плотность частиц грунта s, г/см3	1,5	1,60	1,80
Природная влажность w, д. ед.	3,0	2,2	1,7
Коэффициент пористости е	5,5	4,0	3,0
Угол внутреннего трения , град	22	12	10
Удельное сцепление с, кПа	20	25	30

Таблица 8.42

Средние значения сопротивления вращательному срезу с_u, кПа сапропелей

Тип залегания		Разновидность сапропелей	Содержание веществ		Влажность w, д. ед.	Плотность частиц грунта s, г/см3	Коэффициент пористости е	Сопротивление вращательному срезу сu, кПа
			Органических Ir, %	Карбонатных СаСО3, %
Неуплотненные в природном залегании	Озерные под слоем воды	Минеральные	10–30	30	1,5–4,5	2,0–2,5	5–12	4–6
		Среднеминеральные	30–50	30	3–6	1,8–2,0	9–12	2–4
		Слабоминеральные	> 50	30	6–20	1,4–1,8	12–25	< 2
	Болотные под слоем торфа	Минеральные	10–30	30	1,2–3,7	2,0–2,5	4–12	12–13
		Среднеминеральные	30–50	30	3–6	1,8–2,0	8–12	7–12
		Слабоминеральные	50–80	10–30	6–12	1,4–1,8	12–20	12–13
Уплотненные в природном залегании		Минеральные	10–30	30	0,5–1,8	2,0–2,5	1,4–3	15–25
		Среднеминеральные	30–50	30	1,5–2,5	1,8–2,0	3–5	10–20
		Слабоминеральные	> 50	30	1,5–3,0	1,4–1,8	4–6	2–15

По результатам полевых испытаний на участках болот при проектировании насыпей с высотой до 3 м на торфяных болотах глубиной не более 6-8 м, когда расчетная нагрузка на основание насыпи не превышает 0,055 МПа без учета взвешивания, оценку прочности слабых грунтов допускается вести укрупненно на основе их типизации по прочности.

Следует различать три строительных типа болотных грунтов по прочности:

• 1 тип – грунты, которые обладают достаточной прочностью в природном состоянии и при передаче на них нагрузки от насыпи указанных выше параметров, могут только сжиматься независимо от скорости передачи нагрузки;

• 2 тип – грунты, не обладающие в природном состоянии достаточной прочностью, вследствие чего при быстрой передаче на них нагрузки от насыпи они выдавливаются, при медленной передаче нагрузки они успевают уплотниться и упрочниться настолько, что не выдавливаются, а сжимаются;

• 3 тип – грунты, которые при передаче на них указанной нагрузки в любом случае выдавливаются из-за недостаточной прочности в природном состоянии и недостаточной упрочняемости при уплотнении.

Строительный тип болотного грунта по прочности можно установить:

• по основным показателям состава и состояния, используя данные классификационных таблиц (табл. 8.43),

• по величине сопротивляемости сдвигу с_u, кПа, устанавливаемой путем испытаний с помощью крыльчатки в условиях природного залегания.

Проходимость техники по торфяной залежи прогнозируется по классификации Л.С.  Амаряна [3], табл. 8.44.

Таблица 8.43

Определение строительного типа болотного грунта по результатам испытаний крыльчаткой

Сопротивляемость сдвигу по крыльчатке сu , МПа	Вид болотных грунтов
	торф	сапропель, ил, мергель
>0,02	1	1
0,02-0,01	1, 2	2
0,01-0,003	2	2, 3
<0,003	3	3

Таблица 8.44

Классификация условий проходимости техники по торфяным массивам Л.С.  Амаряна

Условия проходи-мости	Критерий проходимости по глубине залежи сu, КПа	Характеристика торфяного месторождения или залежи	Характеристика условий и техники
Легкие	18	Хорошо осушенная и эксплуатируемая залежь, предварительно осушенная мелкая залежь глубиной менее 1,5м	Возможен проезд любых гусеничных машин и колесных вездеходов
Средние	12-18	Предварительно осушенные торфяные залежи со снятым древостоем. Малоосушенные мелкие залежи глубиной менее 1,5м	Возможен проезд гусеничных болотных тракторов и вездеходов, а также вездеходов на арочных шинах
Тяжелые	8-12	Малоосушенные или неосушенные торфяные залежи целиком заполненные торфом, облессенные. Сапропели залегают на глубине более 2 м.	Возможен проезд специальной болотной техники с удельным давлением менее 15 КПа. Предварительное снятие деревьев.
Особые	<8	Неосушенные глубокие торфяные залежи с озерками и заросшими водоемами. Сапропели залегают на дне водоемов или на глубине менее 2м. Сплавины различной толщины.	Возможен проезд плавучей гусеничной техники или машин с арочными многокатковыми шинами. Проезд обспечен в зимнее время, за исключением теплых зим

Приведенные в табл. 8.45 данные распространяются на: элювиальные пески, образованные при выветривании кварцсодержащих магматических пород; при этом мелкие пески практически отсутствуют, а крупные и средней крупности – мало отличаются по механическим свойствам; элювиальные слабоструктурные грунты с прочностью на одноосное сжатие при природной влажности R_c<0,2 МПа. Использование приведенных данных для песчаных сапролитов допускается только для предварительных расчетов оснований зданий и сооружений независимо от их уровня ответственности.

Таблица 8.45

Нормативные значения удельного сцепления и угла внутреннего трения элювиальных песков

Пески	Обозначения характеристик	Сцепление и угол внутреннего трения при коэффициенте пористости е, равном
		0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	1,0	1,2
дресвянистые	с, кПа	45	41	39	37	35	34	–
	, град.	34	31	28	25	23	21	–
крупные и средней крупности	с, кПа	41	35	29	23	19	–	–
	, град.	32	30	27	24	22	–	–
пылеватые	с, кПа	58	51	44	39	33	29	24
	, град.	32	30	27	24	22	20	18

Приведенные в табл. 8.46 данные распространяются на: элювиальные связные грунты, в которых содержание крупнообломочных частиц (d≥2 мм) не превышает 20 % по массе; элювиальные слабоструктурные грунты с прочностью на одноосное сжатие при природной влажности R_c<0,2МПа. Использование приведенных данных для пылевато-глинистых сапролитов допускается только для предварительных расчетов оснований зданий и сооружений независимо от их уровня ответственности.

Таблица 8.46

Нормативные значения удельного сцепления и угла внутреннего трения элювиальных связных грунтов

Виды связных грунтов	Показатель текучести, IL	Наименование характеристики	Сцепление и угол внутреннего трения при коэффициенте пористости е, равном
			0,55	0,65	0,75	0,85		0,95	1,05		1,2
Супеси	IL < 0	с, кПа	47	44	42		41	40		39	–
		, град.	34	31	28		26	25		24	–
	0  IL  0,75	с, кПа	42	41	40		39	38		–	–
		, град.	31	28	26		25	25		–	–
Суглинки	0  IL  0,25	с, кПа	57	55	54		53	52		51	50
		, град.	24	23	22		21	20		19	18
	0,25 < IL  0,5	с, кПа	–	48	46		44	42		40	37
		, град.	–	22	21		20	19		18	17
	0,5 < IL  0,75	с, кПа	–	–	41		36	32		29	25
		, град.	–	–	20		19	18		17	16
Глины	0  IL  0,25	с, кПа	–	62	60		58	57		56	–
		, град.	–	20	18		18	17		16	–
	0,25 < IL  0,5	с, кПа	–	54	50		47	44		–	–
		, град.	–	17	15		13	12		–	–

При назначении нормативных характеристик необходимо учитывать генезис исходных пород, умножая величины с и φ на соответствующие коэффициенты k_bc и k_bφ приведенные в табл. 8.47.

Прочность крупнообломочных грунтов с пылеватым и глинистым заполнителем и пылеватых и глинистых грунтов с крупнообломочными включениями рекомендуется оценивать по методике ДальНИИС Госстроя СССР [82], которая устанавливает основные правила определений нормативных значений углов внутреннего трения и удельных сцеплений по физическим характеристикам компонентов четвертичных крупнообломочных грунтов с глинистым заполнителем элювиального, делювиального и аллювиального происхождения. Содержание включений в супеси от 20 до 90 %, в суглинках от 20–30 до 90 % и в глинах от 40–50 % до 90 % при консолидированном срезе и от 30–40 до 90 % при неконсолидированном.

Таблица 8.47

Корректирующие коэффициенты к характеристикам с и φ (табл. 8.43)

Наименование исходных пород		Корректирующие коэффициенты к характеристикам
		kbc	kbφ
Магматические интрузивные:	граниты, диориты, сиениты	0,85	1,00
	габбро, перидотиты, дуниты	1,2	1,05
Магматические эффузивные		1,05	0,95
Метаморфические		0,90	0,95

Нормативные значения углов внутреннего трения крупнообломочных грунтов с глинистым заполнителем и глинистых грунтов с крупнообломочными включениями применительно к схеме консолидированного среза в интервале значений 0<м_τ≤1 определяются по формулам:

где k₁ – коэффициент окатанности крупных обломков для угла внутреннего трения: для грунтов, содержащих окатанные обломки k₁ определяется по графику (рис. 8.38, б), для грунтов с остроугольными обломками, независимо от их прочности, следует принимать k₁ = 1; k_φ – коэффициент, учитывающий прочность крупных обломков, φ_n1 – нормативное значение утла внутреннего трения при консолидированном срезе грунта, содержащего остроугольные обломки очень прочных скальных пород (k₁ =k_φ =1), определяется по кривой 1 (рис. 8,38, а), м_τ – физический эквивалент грунта, определяемый по формуле:

м_τ= р₁/р₂I_p(1+I_L),

где р₁ – процентное содержание глинистого заполнителя в гранулометрическом составе грунта (определяется последовательным суммированием процентных содержаний всех частиц менее 2 мм), р₂ – то же для крупных обломков более 2 мм, I_p – число пластичности глинистого заполнителя, I_L – показатель текучести заполнителя.

Нормативные значения удельных сцеплений грунтов по схеме консолидированного среза определяют по формулам:

с=k₂k_ρ79м_τ^0,32/(1+I_L)^3,62, с=k₂k_ρс_n1,

где k₂ – коэффициент окатанности крупных обломков для удельного сцепления: для грунтов, содержащих окатанные обломки следует принимать k₂=0,9, для грунтов с остроугольными обломками, независимо от их прочности, k₂=1; k_ρ – коэффициент, учитывающий плотность грунта, принимается равным 1 если плотность соответствует значениям приведенным в табл. 8.18, k_ρ=1,1 если плотность выше табличного значения на 0,1 г/см³; k_ρ=0,9 если плотность ниже на 0,1 г/см³ и k_ρ=0,8 если плотность ниже на 0,2 г/см³ (табл. 8,18), с_n1 – нормативное значение удельного сцепления при консолидированном срезе грунта нормированной плотности, содержащего очень прочные остроугольные включения (при k₂= k_ρ =1), определяется по номограмме (рис. 8.38, в).

Рис 8.38. Графики для определения прочностных характеристик по методике [82]: а) зависимость показателей φ_n1 и φ_n2 крупнообломочных грунтов с пылеватым и глинистым заполнителем и пылеватых и глинистых грунтов с крупнообломочными включениями от физического эквивалента м_τ (кривая 1 – консолидированный срез, 2 – неконсолидированный срез); б) график для определения коэффициента k₁ по значению м_τ; в) номограмма для определения с_n1 ( консолидированный срез); г) номограмма для определения с_n2 (неконсолидированный срез)

Для предварительной оценки и ориентировочных расчетов нормативные значения углов внутреннего трения и удельных сцеплений крупнообломочных грунтов с пылеватым и глинистым заполнителем и глинистых грунтов с крупнообломочными включениями применительно к схеме неконсолидированного среза (0<м_τ≤0,6) определяют по формулам:

где φ_n1 – нормативное значение угла внутреннего трения при консолидированном срезе грунта нормированной плотности, содержащего очень прочные остроугольные включения (при k₂= k_ρ =1), определяется по кривой 2 (рис. 8.38, а).

Нормативные значения удельных сцеплений грунтов по схеме неконсолидированного среза определяют по формулам:

с=k₂k_ρ87м_τ^0,51/(1+I_L)^3,85, с=k₂k_ρс_n2,

где с_n2 – нормативное значение удельного сцепления при консолидированном срезе грунта нормированной плотности, содержащего очень прочные остроугольные включения (при k₂= k_ρ =1), определяется по рис. 8.38, г.

Значения с_n1 и φ_n1 (с_n2 и φ_n2), допускается принимать по табл. 8.48.

Таблица 8.48

Нормативные показатели с_n1 и φ_n1 (с_n2 и φ_n2), значения показателя k_φ глинистых грунтов с крупнообломочными включениями [82]

Пределы нормативных значений его показателя текучести IL		Характеристики грунта		Сцепление и угол внутреннего трения сn1 и φn1 (сn2 и φn2) грунтов при содержании крупных обломков, %
				20		30		40		50		60		70		80		90
Супесь	0 ≤ IL ≤ 0,25	с, кПа		28 (11) 38 (28)		24 (8) 41 (31)		21 (6) 43 (33)		18 (5) 44 (34)		16 (4) 44 (35)		14 (3) 45 (36)		12 (3) 45 (36)		9 (2) 46 (37)
		, град.
	0,25 < IL ≤ 0,75	с, кПа		11 (11) 36 (28)		9 (8) 40 (31)		8 (6) 42 (33)		7 (5) 43 (34)		6 (4) 44 (35)		5 (3) 45 (36)		4 (3) 45 (36)		3 (2) 46 (37)
		, град.
Суглинок	0 ≤ IL ≤ 0,25	с, кПа		– (40) – (17)		36 (31) 31 (23)		31 (24) 36 (27)		27 (20) 39 (30)		24 (16) 41 (32)		19 (13) 43 (34)		17 (10) 44 (35)		14 (6) 45 (36)
		, град.
	0,25 < IL ≤ 0,5	с, кПа		–(21) –(14)		18 (16) 29 (21)		16 (12) 34 (26)		14 (10) 38 (29)		12 (8) 40 (31)		11 (5) 42 (33)		9 (5) 44(35)		7 (3) 45 (36)
		, град.
	0,5 < IL ≤ 0,75	с, кПа		– –		11 (9) 27 (19)		10 (7) 32 (24)		8 (6) 36 (28)		7 (5) 39 (30)		6 (4) 42 (32)		5 (3) 44 (34)		4 (2) 45 (36)
		, град.
Глина	0 ≤ IL ≤ 0,25	с, кПа		– –		43(42) 23(16)		38 (34) 29 (21)		33 (27) 34 (25)		29 (22) 37 (29)		25 (17) 40 (31)		21 (13) 43 (33)		16 (9) 45 (35)
		, град.
	0,25 < IL ≤ 0,5	с, кПа		– –		– –		19 (17) 26 (19)		17 (14) 31 (23)		15 (11) 36 (27)		13 (9) 39 (30)		11 (7) 42 (33)		8 (4) 44 (35)
		, град.
	0,5 < IL ≤ 0,75	с, кПа		– –		– –		– (10) – (16)		10 (8) 30 (21)		9 (6) 34 (28)		8 (5) 38 (29)		6 (4) 41 (32)		5 (3) 44 (35)
		, град.
Коэффициент истираемости обломков ke		Значения показателя kφ в зависимости от физического эквивалента мτ
		0	0,05		0,1		0,2		0,3		0,4		0,5		0,6		0,8		1,0
0		1	1		1		1		1		1		1		1		1		1
0,05		0,94	0,94		0,95		0,96		0,96		0,97		0,98		0,99		1		1
0,1		0,87	0,88		0,89		0,9		0,92		0,94		0,96		0,97		0,98		1
0,2		0,77	0,77		0,78		0,81		0,83		0,85		0,87		0,9		0,94		0,98
0,3		0,63	0,64		0,66		0,69		0,72		0,75		0,77		0,81		0,86		0,93
0,4 и более		0,52	0,53		0,54		0,57		0,61		0,65		0,67		0,72		0,78		0,88

Для предварительной оценки оснований, сложенных из техногенных грунтов допускается принимать значения характеристик грунтов, приведенные в табл. 8.49. Приведенные характеристики распространяются на свежеобразованные грунты. Для слежавшихся грунтов, в которых процесс самоуплотнения завершен значения прочностных характеристик могут быть увеличены на 20-30 %, а модуль деформации в 1,5–2 раза.

Таблица 8.49

Значения прочностных характеристик техногенных грунтов

Наименование техногенных грунтов		Разновидность	Физико-механические характеристики
			Плотность грунта ρ, г/см3	Угол внутреннего трения φ, град.	Сцепление с , МПа
Вскрышные породы		Песчаные	1,4–1,7	20–30	2–4
		Глинистые	1,5–1,8	15–20	30–50
Хвосты		Мелкие	1,5–1,8	27–31	3–5
		Пылеватые	1,4–1,6	25–28	1–2
Шлаки:		доменные	1,4–1,9	30–40	20–40
		мартеновские	1,6–2,4	20–35	10–30
Колошниковая пыль			1,6–2,2	15–25	10–30
Золошлаки	Намывные		0,6–1,2	20–26	1–5

Приведенные в табл. 8.50 характеристики распространяются на неводонасыщенные пески, процесс стабилизации которых завершен, уложенные при надводном, безэстакадном способе намыва. Меньшие значения характеристик соответствуют более дисперсным пескам данного вида, неоднородным (при коэффициенте неоднородности С_u>3), с окатанными, гладкими зернами; большие значения характеристик соответствуют менее дисперсным пескам данного вида, однородным (С_u<3), с угловатыми, шероховатыми зернами.

Таблица 8.50

Средние значения прочностных характеристик намывных грунтов

Наименование намывных песков	Обозначения характеристик	Сцепление и угол внутреннего трения намывных грунтов при плотности сложения
		рыхлые	средней плотности	плотные
Средней крупности	с, кПа	≤2	1–4	2–6
	, град.	29–31	32–35	36–40
Мелкие	с, кПа	≤3	2–5	4–8
	, град.	24–28	29–32	30–36
Пылеватые	с, кПа	≤4	3–6	6–10
	, град.	22–25	26–28	29–34

Грунты с нарушенными структурными связями имеют меньшую проч­ность на сдвиг, чем те же грунты в естественном (природном) состоянии, в связи с чем вводится понятие структурной прочности (S_t):

Оценки чувствительности грунтов по показателю S_t применяемые в США и Швеции приведены в табл. 8.51.

Таблица 8.51

_{Типичные оценки чувствительности грунтов по St}

Категория грунта	США	Швеция
Низкочувствительные	2–4	<10
Среднечувствительные	4–8	10–30
Высокочувствительные	8–16	>30
Плывунные	>16	>50
Чрезвычайно плывунные	–	>100