Электронная библиотека

  • Для связи с нами пишите на admin@kursak.net
    • Обратная связь
  • меню
    • Автореферат (88)
    • Архитектура (159)
    • Астрономия (99)
    • Биология (768)
    • Ветеринарная медицина (59)
    • География (346)
    • Геодезия, геология (240)
    • Законодательство и право (712)
    • Искусство, Культура,Религия (668)
    • История (1 078)
    • Компьютеры, Программирование (413)
    • Литература (408)
    • Математика (177)
    • Медицина (921)
    • Охрана природы, Экология (272)
    • Педагогика (497)
    • Пищевые продукты (82)
    • Политология, Политистория (258)
    • Промышленность и Производство (373)
    • Психология, Общение, Человек (677)
    • Радиоэлектроника (71)
    • Разное (1 245)
    • Сельское хозяйство (428)
    • Социология (321)
    • Таможня, Налоги (174)
    • Физика (182)
    • Философия (411)
    • Химия (413)
    • Экономика и Финансы (839)
    • Экскурсии и туризм (29)

ОСНОВЫ ГРУНТОВЕДЕНИЯ

Классификация грунтов Гост 25100–95

Грунт – горные породы, почвы, техногенные образования, являющиеся объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека.

Различают грунты: скальные – монолиты или трещиноватые массивы, рыхлые (нескальные) – крупнообломочные, песчаные и глинистые породы.

Грунты могут служить:

– материалом оснований сооружений,

– материалом самого сооружения (дорог, насыпей, плотин),

– средой для размещения в них сооружений (тоннелей, трубопроводов, хранилищ) и др.

Классы грунтов

Природные скальные грунты с жесткими структурными связями (кристаллизационными и цементационными).

Природные дисперсные – грунты с механическими и водноколлоидными структурными связями.

Природные мерзлые – грунты с криогенными структурными связями.

Техногенные (скальные, дисперсные и мерзлые) – грунты с различными структурными связями, образованными в результате деятельности человека.

Термины и определения

Грунт скальный, состоящий из кристаллов одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи кристаллизационного типа (прочность на одноосное сжатие Rс>5 Мпа).

Грунт полускальный – грунт, состоящий из кристаллов одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи цементационного типа (прочность на одноосное сжатие Rс≤5 Мпа).

Грунт дисперсный – грунт, состоящий из отдельных зерен разного размера, слабосвязанных друг с другом – результат выветривания скальных грунтов, транспортировки продуктов выветривания водным или эоловым путем и их отложения.

2.2. Физические свойства грунтов

Плотность (объемный вес) – один из наиболее важных показателей: масса единицы объема грунта с естественной влажностью и ненарушенным сложением, зависит от минералогии. У дисперсных грунтов ρ0=1,3–2,0 г /см3, ρ0=2,5–3,3 г /см3 у скальных.

                                                          ρ0=m/V,                                                     (2)

где, m – масса с естественной влажностью, V – объем грунта ненарушенного сложения.

Плотность частиц грунта (удельный вес) – отношение массы сухого грунта, исключая массу воды в порах, к объему твердой части, ρs=2,2–3,2 г /см3.

ρs=(m–mв)/V–Vпор,                                             (3)

где, mв – масса воды, Vпор – объем пор.

Естественная влажность (W) – все количество воды, содержащееся в порах грунта в естественном залегании. Определяют высушиванием грунта при tº=105º–107º  в течение 8 часов, определяется как отношение массы воды к массе сухой породы.

Удельный вес (γ) – отношение веса грунта и воды, содержащейся в порах, к объему грунта.

Пористость (n) – отношение объема пор к объему грунта, измеряется в %, обычно 30–60 %, но чаще в расчетах используется величина приведенной пористости – коэффициент пористости (е) – отношение объема пор к объему твердых минеральных частиц.

Физические значения плотности применяются:

1. для характеристики физических свойств породы как основания или строительного материала.

2. для расчетов при динамических нагрузках.

2.3. Водно-физические свойства грунтов

Водно-физические свойства грунтов являются важнейшими характеристиками физического состояния определяющие прочность и деформируемость.

Природная влажность – отношение массы воды, содержащейся в в порах породы, к массе сухой породы, W, д.е.

                                                    W=(m–m1)/m1,                                                (4)

где m – масса грунта вместе с содержащейся в ней водой, m1 – масса высушенного грунта, г.

Полная влагоемкость – максимальное содержание воды, содержащееся в породе, Wп, д.е.

                                                         Wп,=n/ρd,                                                    (5)

где, n – пористость грунта, ρd – плотность сухого грунта.

Коэффициент водонасыщения грунта (степень влажности) – степень заполнения объема пор водой, Sr, д.е.

                                                      Sr=W·ρs/eρw,                                                  (6)

где, W – природная влажность грунта, д.е.; е – коэффициент пористости; ρs – плотность частиц грунта, г/см3; ρw – плотность воды, 1 г/см3.

Критерий физического состояния глинистых грунтов (Jp; JL)

Пластическими свойствами обладают дисперсные связные грунты – глины, суглинки и супеси.

Пластичность – способность пород изменять под действием внешних сил (давление) свою форму без разрыва сплошности и сохранять полученную форму, после того как действие внешней силы прекратилось – характеристика определяемая деформируемость.

Чтобы выразить пределы влажности, при которых грунты обладают пластичностью, вводят понятие верхнего и нижнего предела пластичности.

WL – граница текучести соответствует такой влажности, при незначительном увеличении которой, грунт переходит в текучее состояние (определяется опытным путём).

Wp – граница раскатывания соответствует такой влажности, при незначительном уменьшении которой, грунт переходит в твёрдое состояние (определяется опытным путём). Определение характерных влажностей WL и Wp для глинистых грунтов является кропотливым лабораторным процессом и требует определенных навыков и даже профессиональной подготовки.

Число пластичности Jp=WL–Wp.

Показатель текучести JL=(W–Wp)/(WL–Wp).

Таблица 6

Зависимость расчетного сопротивления R глинистых

(связных) грунтов нагрузкам от величины JL, (табл. СНиП 2.02.01–83).

Твердое состояние

Пластичное состояние

Текучее состояние

JL < 0

0 < JL < 1

JL ≥ 1

R ≈ 4 кг/см2 = 0,4 МПа

R ≈ 0,2 МПа

R ≈ 0 (строить практически невозможно)

2.4. Деформационные свойства

Деформационные свойства – характеризуют поведение грунта под нагрузками, не превышающими критические.

Деформационные свойства дисперсных грунтов определяются их сжимаемостью под нагрузкой, в результате смешения минеральных частиц относительно друг друга и зависит от пористости породы.

Сжимаемость – способность грунтов деформироваться под влиянием внешней нагрузки, не подвергаясь разрушению, определяется модулем общей деформации Е, МПа зависит:

– от гранулометрического состава,

– минералогического состава,

– структуры и текстуры пород.

2.5. Прочностные свойства

Прочность грунтов – характерное поведение грунта под нагрузками, равными или превышающими критические и определяются только при разрушении грунта.

Для дисперсных грунтов прочность характеризуется сопротивлением грунтов сдвигу, τ, МПа.

                                                       Τ=Рtgφ+С,                                                   (7)

где, τ – предельное сдвигающее напряжение, Мпа; Р – нормальное давление, МПа, tgφ – коэффициент внутреннего трения; φ – угол внутреннего трения, град., С – сцепление, МПа.

Величины φ и С – параметры зависимости сопротивления грунта сдвигу, и применяются для расчета прочности и устойчивости массива грунтов.

Для скальных грунтов прочность характеризует предел прочности на одноосное сжатие Rс (МПа).

2.6. Классификационные показатели глинистых грунтов

По содержанию глинистых частиц (<0,005 мм) все дисперсные грунты можно разделить:

Глины – >30 %;

Суглинки – 10–30 %;

Супесь – 10–2 %;

Песок – <2 %.

Таблица 7

По показателю текучести IL глинистые грунты подразделяются

Разновидность глинистых грунтов

Показатель текучести, IL

Супесь:

– твердая

– пластичная

– текучая

<0

0–1

>1

Суглинки и глины:

– твердые

– полутвердые

– тугопластичные

– мягкопластичные

– текучепластичные

– текучие

<0

0–0,25

0,25–0,50

0,50–0,75

0,75–1,00

>1,00

 

Таблица 8

По числу пластичности IP глинистые грунты подразделяются

Разновидность глинистых грунтов

Число пластичности, IP

Супесь

1–7

Суглинок

7–17

Глина

>17

Примечание: Илы подразделяются по значениям числа пластичности, указанным в таблице, на супесчаные, суглинистые и глинистые.

Набухание – способность глинистых пород при насыщении водой увеличивать свой объем. Возрастание объема породы сопровождается развитием в ней давления набухания (глины и тяжелые суглинки).

Набухание зависит:

– от содержания глинистых и пылеватых частиц, их минералогического состава,

– от химического состава воды, взаимодействующей с породой. Бентонитовая глина V увеличивается на 80 %, каолиновая – 25 %.

Таблица 9

По относительной деформации набухания без нагрузки εsw глинистые грунты подразделяются

Разновидность глинистых грунтов

Относительная деформация набухания без нагрузки εsw

Ненабухающий

Слабонабухающий

Средненабухающий

Сильнонабухающий

<0,04

0,04–0,08

0,08–0,12

>0,12

Просадочность – свойство лессовых грунтов уменьшать свой объем без изменения давления и давать просадку при замачивании.

Лессы – пылеватые суглинки, супеси (фракции 0,05-0,005 мм >50 %), в сухом состоянии держат вертикальные откосы, быстро размокают в воде, пористость > 40%, высокое содержание карбонатов, засоление легко растворимыми солями.

По относительной деформации просадочности εsl глинистые грунты разделяются: просадочные εsl ≥ 0,01 и непросадочные εsl<0,01.

Таблица 10

По относительной деформации пучения εfh грунты подразделяются

Разновидность грунтов

Относительная деформация пучения εfh

Наименование грунтов

Практически не пучинистый

<0,01

Глины, суглинки, супеси твердыеIL≤0. Пески гравелистые, крупные, средней крупности;

пески мелкие и пылеватые при коэффициенте водонасыщения

Sr≤0,6, а также пески мелкие и пылеватые, содержащие менее 15 % по массе частиц мельче 0,05 мм (независимо от Sr);

Крупнообломочные грунты с заполнителем до 10 %.

Слабопучинистый

0,01–0,035

Глинистые при 0<Iр <0,25.Пески пылеватые и мелкие при 0,6<Sr<0,8.

Крупнообломочные грунты с заполнителем (глинистым, песком пылеватым и мелким) от 10 до 30 % по массе.

Среднепучинистый

0,035–0,07

Глинистые при 0,25<Iр <0,5.Пески пылеватые и мелкие при

0,8<Sr<0,95.

Крупнообломочные с заполнителем (глинистым, песком пылеватым или мелким) более 30 % по массе.

Сильнопучинистый и чрезмернопучинистый

>0,07

Глины и суглинки при Iр>0,5 (мягко- и текучепластичные, текучие). Супеси пластичные (Iр>0,5) и текучие.Пески пылеватые и мелкие водонасыщенные Sr>0,95

 

Усадка грунта – уменьшение объема породы под влиянием высыхания, зависящее от его естественной влажности.

Размокание – способность глинистых грунтов в соприкосновении со стоячей водой (замачивании) терять связность и разрушаться, превращаясь в рыхлую массу, с частичной или полной потерей несущей способности.

Коррозионные свойства глин – разрушение строительных материалов и подземных металлических трубопроводов, расположенных в глинистых грунтах, возникает в результате электролиза, который начинается в грунтах после воздействия блуждающих электрических токов (трамваи в городах).

Ил – водонасыщенный современный или древний осадок дна водоемов в виде песчано-пылевато- глинистых масс, богатых органикой. Илы практически не держат нагрузки, выдавливаются, при динамическом воздействии разжижаются.

Замена на другой грунт, прорезка слоя ила сваями и опора на прочный грунт, наброска камня, намыв слоя песка.

Заторфованные грунты – песчано-пылевато-глинистые водонасыщенные грунты  с органикой в виде разложившихся  растительных остатков. Степень разложения: Rр от 0–15 % , Rр от 16–30 % , Rр от 31–50 %, Rр от>50 %.

Торф – высокая влажность, сильная сжимаемость, дает неравномерные осадки. Прорезка сваями, выторфовка, уплотнение с помощью дренажных скважин.

2.7. Классификационные показатели обломочных грунтов

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

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

                                                        Cu=d60/d10,                                                    (8)

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

Таблица 11

Классификация обломочных 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 > 50 % 

 

Масса частиц крупнее 10 мм >50 %

 

 

Масса частиц крупнее 2 мм > 50 %

Пески

Песок гравелистый

Песок крупный

Песок средней крупности

Песок мелкий

Песок пылеватый

Масса частиц крупнее 2 мм >25 %Масса частиц крупнее 0,5 мм > 50 %

Масса частиц крупнее 0,25 мм > 50 %

Масса частиц крупнее 0,1 мм ≥ 75%

Масса частиц крупнее 0,1 мм < 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 степени влажности крупнообломочные и песчаные грунты разделяются на: насыщенные водой Sr≥0,8; средней степени насыщения 0,8>Sr>0,5;малой степени насыщения Sr<0,5.

По степени неоднородности Сu крупнообломочные и песчаные грунты: однородные Сu < 3; неоднородные Сu>3.

По коэффициенту выветрелости крупнообломочных грунтов: невыветрелые 0 ≤Кws<0,5; слабовыветрелые 0,5≤Кws<0,7; сильновыветрелые 0,75≤Кws≤1.

Таблица 12

Классификация песков по коэффициенту пористости (е)

Зерновой состав

Разновидности песков

Плотные

Средней плотности

Рыхлые

Гравелистые, крупные и средней крупности

Мелкие

Пылеватые

е<0,55

е<0,60

е<0,60

0,55<е<0,70

0,60<е<0,75

0,60<е<0,80

е>0,70

е>0,75

е>0,80

2.8. Классификационные показатели скальных грунтов

Прочность – свойство грунтов сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, вызванных внешними силами.

По пределу прочности на одноосное сжатие Rс, в водонасыщенном состоянии грунты подразделяются:

– очень прочные, Rс>120 МПа;

– прочные, 120>Rс>50 МПа;

– средней прочности, 50>Rс>15 МПа;

– малопрочные, 15>Rс>5 МПа;

– пониженной прочности, 5>Rс>3 МПа;

– низкой прочности, 3>Rс>1 МПа;

– очень низкой прочности, Rс<1.

Выветривание – совокупность процессов разрушения горных пород, изменения их химического и минерального состава в результате внешних воздействий. Степень разрушения породы в результате процессов выветривания определяется по коэффициенту выветрелости грунта, Кws,д.е.

                                                        Кws = ρ/ρ0,                                                    (9)

где, ρ – плотность выветрелого, ρ0 – плотность монолитного грунта.

По коэффициенту выветрелости скальные грунты подразделяются

невыветрелые (монолитные) Кws=1,0

слабовыветрелые 1≥Кws>0,9,

выветрелые 0,9≥Кws>0,8,

сильновыветрелые (рухляки) Кws<0,8.

Размягчаемость – уменьшение прочности скальных грунтов при водонасыщении. Численно характеризуется коэффициентом размягчаемости Кsof, д.е., отношение пределов прочности грунта на одноосное сжатие в водонасыщенном и в воздушно-сухом состоянии.

По коэффициенту размягчаемости грунты подразделяются:

– неразмягчаемые Кsof>0,75;

– размягчаемые Кsof<0,75.

К содержанию Учебника

Тема необъятна, читайте еще:

  1. Основные породы механического происхождения
  2. Инженерная геология Учебник
  3. Основы гидрогеологии Учебник
  4. Характеристика метаморфических горных пород

Автор: Александр, 19.03.2013
Рубрики: Геодезия, геология
Предыдущие записи: Классификация подземных вод
Следующие записи: Вулканизм и сейсмические явления

Последние статьи

  • ТОП -5 Лучших машинок для стрижки животных
  • Лучшие модели телескопов стоимостью до 100 долларов
  • ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ОТКЛОНЕНИЙ РЕЧЕВОГО РАЗВИТИЯ У ДЕТЕЙ РАННЕГО ВОЗРАСТА
  • КОНЦЕПЦИИ РАЗВИТИЯ И ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ СИБИРИ: ГЕОПОЛИТИЧЕСКИЕИ ГЕОЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОЦЕНКИ
  • «РЕАЛИЗМ В ВЫСШЕМ СМЫСЛЕ» КАК ТВОРЧЕСКИЙ МЕТОД Ф.М. ДОСТОЕВСКОГО
  • Как написать автореферат
  • Реферат по теории организации
  • Анализ проблем сельского хозяйства и животноводства
  • 3.5 Развитие биогазовых технологий в России
  • Биологическая природа образования биогаза
Все права защищены © 2013 Kursak.NET. Электронная библиотека : Если вы автор и считаете, что размещённая книга, нарушает ваши права, напишите нам: admin@kursak.net