7. Корреляция между свойствами грунтов. Инженерно-геологический элемент

Зависимости между величинами могут быть корреляционными и функциональными. Функц. зав-ти позволяют по значению одних величин получать точные значения других. Коррел. зав-ть существует между независимыми величинами и носит вероятностный характер; но отражает реально существующие причинно-следственные связи между явлениями, устанавливается только экспериментально. С практической точки зрения установление коррел. зав-тей между показателями состава, строения и свойств грунтов позволяет оценить с определенной точностью показатели трудно определяемых свойств на основе более легко получаемых.

Мерой зависимости между коррелируемыми величинами – коэффициент корреляции r (−1≤ r ≤+1): если r = ±1, то зав-ть между величинами – функциональная, если r < 0,5 – коррел. связи нет, если 0,5 < r <0,7 – слабая коррел. связь, 0,7 < r <0,9 – тесная коррел. связь, r > 0,9 – весьма тесная коррел. связь.

Обычно для прогноза на основе корреляционных связей показателей физико-механических свойств используются влажность, коэффициент пористости, пористость, число пластичности, влажность на границе текучести, показатель консистенции, степень влажности и др. Предпочтение отдается наиболее информативному и непосредственно определяемому показателю или их совокупности.

Основной структурной единицей массива грунтов является инженерно-геологический элемент (ИГЭ) – однородная в генетико-возрастном и литолого-петрографическом отношениях часть разреза, в пределах которого показатели состава, строения и свойств изменяются случайным образом.

ИГЭ выделяются в массиве грунтов на основе изучения закономерностей изменения индивидуальных показателей состава, строения и свойств грунтов как по простиранию, так и по глубине массива в пределах сферы влияния сооружения или в пределах, определяющих условия работы сооружения. Но в основе предварительного выделения ИГЭ лежат генетико-возрастной и литологический принципы, по которым в разрезе выделяются различные по составу и строению слои.

Выделение ИГЭ определяется необходимостью учета таких инженерно-геологических особенностей массива грунта, которые определяют работу сооружения. При наличии несущественных различий в составе, структуре и свойствах слоев возможно их объединение в один ИГЭ, что упрощает модель ИГУ основания сооружения и последующие прогнозы их изменения.

Обобщенные показатели вычисляются для ИГЭ стандартными методами математической статистики.

8. Общая классификация грунтов

Общая классификация грунтов представляет собой несколько уточненную классификацию ГОСТа 25100-95 и учитывает предшествующий опыт создания общих классификаций грунтов, в частности разработок Е.М.Сергеева и ГОСТ 25100-82.

В этой классификации выделены следующие таксонометрические единицы: царства - по принадлежности к природным или искусственным грунтам; классы - по общему характеру структурных связей; группы - по характеру структурных связей с учетом их прочности; подгруппы – по происхождению и условиям образования; типы - по вещественном составу; виды - по наименованию грунтов (с учетом размеров частиц и показателей свойств); разновидности - по количественным показателям вещественного состава, свойств и структуры грунтов.

Царство природных грунтов включает все без исключения природные образования, которые могут использоваться как грунты - и горные породы, и осадки, и почвы. Царство техногенных (искусственных) грунтов также включает большое количество геологических антропогенных образований: техногенно измененные грунты, техногенно переотложенные грунты и техногеннообразованные грунты. Техногенно измененные грунты представляют собой бывшие природные образования, измененные в условиях естественного залегания (природные грунты, для которых средние значения показателей химического состава изменены не менее чем на 15%). Техногенно переотложенные грунты — это природные перемещенные образования (природные грунты перемещенные с мест их естественного залегания, подвергнутые частично производственной переработке в процессе их перемещения). Техногенно образованные грунты представляют собой сугубо антропогенные образования: твердые отходы производственной и хозяйственной деятельности человека, в результате которой произошло коренное изменение состава, структуры и текстуры природного минерального или органического сырья.

В этой классификации, как и в ГОСТе 25100-95, предусматривается выделение в каждом царстве следующих классов грунтов: скальных, дисперсных и мерзлых. Скальные грунты объединяют все горные породы и искусственные геологические образования с жесткими структурными связями химической природы. У большинства грунтов этого класса связи являются кристаллизационными и аналогичны внутрикристаллическим связям отдельных минералов, что обеспечивает им высокую прочность и малую деформируемость, которая слабо уменьшается при взаимодействии с водой. У сульфатных, карбонатных и галоидных пород структурные связи ионные, и эти породы, прочные в сухом состоянии, растворяются при взаимодействии с водными растворами.

Класс мерзлых грунтов включает фунты, главными особенностями которых являются отрицательная температура и наличие льда. Именно он формирует криогенные структурные связи, по своей природе кристаллизационные, прочность которых зависит от температуры и существенно ниже по сравнению со скальными грунтами. Грунты, в которых лед отсутствует, но которые имеют отрицательную температуру (так называемые «морозные грунты») в этот класс не включаются. Оттаивающие же грунты, в которых еще сохранился лед, и промерзающие грунты, содержащие его, включаются в класс мерзлых.

В класс дисперсных объединяются грунты без жестких структурных связей (от илов до глин и галечников). Они обеспечиваются молекулярными, ионно-электростатическими, капиллярными и магнитными взаимодействиями, проявляющимися в многокомпонентной системе между твердыми частицами Эти связи, как было показано ранее, обусловливают невысокую прочность дисперсных грунтов по сравнению со скальными и мерзлыми и, главное, очень сильную зависимость свойств от степени водонасыщения.

При дальнейшем подразделении этих классов грунтов на подгруппы, виды и разновидности используются частные классификации. Выделение разновидностей грунтов целесообразно проводить в пределах частных классификаций, различных для разных классов грунтов.

Таким образом, общая классификация грунтов состоит как бы из двух блоков. В первом блоке выделяются царства, классы, группы, типы и виды грунтов по генезису, вещественному, литологическому составу и структурно-текстурным особенностям, а во втором блоке выделяются разновидности грунтов по количественным параметрам, характеризующим их свойства и некоторые компоненты состава, важные для того или иного вида строительства зданий и сооружений.