Грунт, классы, типы и свойства

Грунт, классы, типы и свойства.

 

 

Грунт

Классы грунтов

Типы грунтов

Свойства грунтов

Основные показатели свойств грунтов

 

Грунт:

Грунт – это любые горные породы, почвы, осадки и техногенные образования, рассматриваемые как многокомпонентные динамичные системы и как часть геологической среды и изучаемые в связи с инженерно-хозяйственной деятельностью человека.

Грунты используют в качестве оснований зданий и сооружений, материалов для строительства дорог, насыпей и плотин, среды для размещения подземных сооружений (тоннелей, трубопроводов, хранилищ) и др.

Классификация грунтов осуществляется по выделяемым группам признаков на:

– классы и подклассы – по природе структурных связей;

– типы и подтипы – по генезису;

– виды и подвиды – по вещественному, петрографическому или литологическому составу;

– разновидности – по количественным показателям состава, строения, состояния и свойств грунтов.

На строительных площадках может образоваться большое количество насыпей, состоящих из вынутой почвы, которые нужно своевременно вывозить, и поэтому поводу можно обратиться к компании, осуществляющей вывоз грунта и строительного мусора, что позволит уменьшить препятствия при возведении объекта.

 

Классы грунтов:

По природе структурных связей между частицами грунты разделены на три класса:

– дисперсные грунты. Дисперсный грунт – это грунт, состоящий из совокупности твердых частиц, зерен, обломков и др. элементов, между которыми есть физические, физико-химические или механические структурные связи.

Дисперсные грунты делятся на подклассы: связные и несвязные грунты.

Связный грунт – это дисперсный грунт с физическими и физико-химическими структурными связями.

Несвязный грунт – это дисперсный грунт, обладающий механическими структурными связями и сыпучестью в сухом состоянии;

– мерзлые грунты. Мерзлый грунт – грунт, имеющий отрицательную или нулевую температуру, содержащий в своем составе видимые ледяные включения и (или) лед-цемент и характеризующийся криогенными структурными связями.

Мерзлые грунты делятся на многолетнемерзлые грунты и сезонномерзлые грунты.

Многолетнемерзлый грунт – это грунт, находящийся в мерзлом состоянии постоянно в течение трех и более лет. Сезонномерзлый грунт – это грунт, находящийся в мерзлом состоянии периодически в течение холодного сезона.

Мерзлые грунты подразделяются на подклассы: скальные мерзлые, дисперсные мерзлые и ледяные грунты.

– скальные грунты. Скальный грунт – это грунт, имеющий жесткие структурные связи кристаллизационного и/или цементационного типа.

 

Типы грунтов:

По генезису (происхождению) выделяются следующие типы:

– скальных грунтов: магматические (интрузивные), магматические (эффузивные), метаморфические, осадочные, вулканогенно-осадочные, элювиальные, техногенные;

– дисперсных грунтов: осадочные, вулканогенно-осадочные, элювиальные, техногенные;

– мерзлых грунтов: природные промерзшие, техногенные промороженные и мерзлые, льды конституционные (внутригрунтовые, погребенные, пещерно-жильные), техногенные – ледяные искусственные.

 

Свойства грунтов:

Гранулометрический состав грунта – это процентное содержание первичных (не агрегированных) частиц различной крупности по фракциям, выраженное по отношению их массы к общей массе грунта.

Влажность грунта, W % – это массовое (весовое) W или объёмное W_n относительное содержание воды в порах грунта.

Водонасыщение – это степень заполнения объёма пор водой.

Водопроницаемость – это способность грунта фильтровать воду.

Засоленность – это характеристика, определяемая количеством водорастворимых солей в грунте.

Криогенная текстура – это совокупность признаков сложения мерзлого грунта, обусловленная ориентацией, относительным расположением и распределением различных по форме и размерам ледяных включений и льда-цемента.

Липкость, прилипаемость (предел адгезионной прочности глинистых грунтов) – это способность грунта прилипать к различным материалам при соприкосновении.

Плотность грунта ρ, г/см³ – это отношение общей массы образца грунта при естественной влажности и строении, к занимаемому образцом объёму. Плотность грунта зависит от минералогического состава, влажности и пористости.

Плотность скелета грунта ρ_d – это плотность сухого грунта.

Температура начала замерзания T_bf – это температура, °С, при которой в порах грунта появляется лед.

 

Основные показатели свойств грунтов:

Высота капиллярного поднятия h_c, м, – наибольшая (равновесная) высота подъема воды по порам грунта, отсчитываемая от зеркала грунтовых вод (равная мощности капиллярной каймы).

Коэффициент водонасыщения S_r, д.е.; определяют по формуле

,

где w – природная влажность грунта, д.е.;
e – коэффициент пористости, д.е.;
p_s – плотность частиц грунта, г/см³;
p_w – плотность воды, принимаемая равной 1 г/см³.

Коэффициент выветрелости K_wr, д.е.; определяют по формуле
,
где p_в – плотность выветрелого грунта, г/см³;
p_нв – плотность невыветрелого грунта, г/см³.

Коэффициент выветрелости крупнообломочного грунта K_wrt, д.е.; определяют по формуле
,
где K₁ – отношение массы частиц размером менее 2 мм к массе частиц размером более 2 мм после испытания грунта на истирание в полочном барабане;
K₀ – отношение массы частиц размером менее 2 мм к массе частиц размером более 2 мм грунта в природном состоянии.

Коэффициент истираемости крупнообломочных грунтов K_fr, д.е.; определяют по формуле
,
где q₁ – масса частиц размером менее 2 мм после испытания крупнообломочных фракций грунта (частицы размером более 2 мм) на истирание в полочном барабане;
q₀ – начальная масса пробы крупнообломочных фракций (до испытания на истирание).

Коэффициент пористости e, д.е.; определяют по формуле

,

где p_s – плотность частиц грунта, г/см³;
p_d – плотность сухого грунта, г/см³.

Коэффициент размягчаемости в воде K_sof, д.е.; определяют по формуле
,
где R_c, R_{c, вс} – предел прочности грунта на одноосное сжатие соответственно в водонасыщенном и в воздушно-сухом состояниях.

Коэффициент сжимаемости мерзлого грунта m_vf, МПа^-1, – параметр, характеризующий объемную деформируемость мерзлого грунта под нагрузкой.

Коэффициент трещинной пустотности КТП, %, – отношение суммарной площади трещин к площади породы.

Коэффициент фильтрации K_ф, см/с или м/сут, – скорость фильтрации воды через грунт при градиенте напора, равном единице, и линейном законе фильтрации.

Липкость (прилипаемость) – адгезионная прочность глинистых грунтов L, кПа, – усилие, необходимое для отрыва плоского штампа из заданного материала от грунта после их контакта в течение заданного времени при заданном давлении.

Льдистость грунта за счет видимых ледяных включений i_i, д.е.; определяют по формуле
,
где w_tot – суммарная влажность мерзлого грунта, д.е.;
w_m – влажность мерзлого грунта, расположенного между ледяными включениями, д.е.;
w_w – влажность мерзлого грунта за счет содержащейся в нем при данной отрицательной температуре незамерзшей воды, д.е.;
p_s – плотность частиц грунта, г/см³;
p_i – плотность льда, принимаемая равной 0,9 г/см³.

Относительная деформация набухания без нагрузки ε_sw, д.е., – отношение увеличения высоты образца глинистого грунта при замачивании после свободного набухания в условиях невозможности бокового расширения к начальной высоте образца природной влажности.

Относительное содержание органического вещества I_r, д.е., – отношение массы органического вещества к массе абсолютно сухого грунта.

Плотность сухого грунта (скелета) p_d, г/см³; определяют по формуле

,
где  p – плотность грунта, г/см³;
w – естественная влажность грунта, %.

Показатель качества породы RQD, %, – отношение суммарной длины сохранных (неразрушившихся) кусков керна длиной более 10 см к длине пробуренного интервала в скважине.

Показатель текучести I_L, д.е., – показатель состояния (консистенции) глинистых грунтов; определяют по формуле

,

где w – естественная влажность грунта, %;
w_p – влажность на границе раскатывания, %;
l_p – число пластичности, %.

Показатель чувствительности грунта S_t, д.е., – отношение сопротивления недренированному сдвигу глинистых грунтов ненарушенного c_u и нарушенного сложения c_ur или отношение сопротивления грунта вращательному срезу τ_max к его остаточному сопротивлению τ_min, определяют по формуле
или .

Пористость грунта n, %; определяют по формуле

,

где p_s – плотность частиц грунта, г/см³;
p_d – плотность сухого грунта, г/см³.

Предел прочности грунта на одноосное сжатие R_c, МПа, – отношение нагрузки, при которой происходит разрушение образца, к площади его первоначального поперечного сечения.

Сопротивление недренированному сдвигу c_u, кПа, – прочность глинистых грунтов, определяемая по результатам недренированных лабораторных или полевых испытаний (трехосные испытания, вращательный срез и др.).

Степень засоленности грунта D_sal, %, – отношение массы водорастворимых солей в грунте к массе абсолютно сухого грунта.

Степень заполнения пор льдом и незамерзшей водой S_r, д.е.; определяют по формуле

,

где w_ic – влажность мерзлого грунта, рассчитанная по содержанию порового льда, цементирующего минеральные частицы (лед-цемент), д.е., определяемая по формуле ;
w_w – влажность мерзлого грунта, рассчитанная по содержанию незамерзшей воды при отрицательной температуре, д.е.;
w_m – влажность мерзлого грунта, расположенного между ледяными включениями, д.е.;
p_s – плотность частиц грунта, г/см³;
e_f  – коэффициент пористости мерзлого грунта;
p_w – плотность воды, принимаемая равной 1, г/см³.

Степень неоднородности гранулометрического состава C_u, д.е.; определяют по формуле
,
где d₆₀, d₁₀ – диаметры частиц, меньше которых в грунте содержится соответственно 60% и 10% (по массе) частиц, мм.

Степень плотности песков l_D, д.е.; определяют по формуле
,

где e – коэффициент пористости при искусственном сложении, д.е.;
e_min – коэффициент пористости в предельно плотном сложении, д.е.;
e_max – коэффициент пористости в предельно рыхлом сложении, д.е.

Степень морозной пучинистости ε_fh, %; определяют по формуле

,
где h_{0, f} – высота образца промерзшего грунта, см;
h₀ – начальная высота образца грунта, см.

Степень разложения торфа D_dp, д.е., – отношение массы бесструктурной (полностью разложившейся) части торфа к его общей массе.

Степень растворимости в воде q_sr, г/л, – величина, отражающая способность грунта растворяться в воде при нормальных условиях за счет растворения неорганических и органических веществ, определяемая при соотношении грунта и воды 1:5 и равная концентрации образующегося равновесного раствора.

Суммарная льдистость мерзлого грунта i_tot, д.е.; определяют по формуле

,
где i_i – льдистость грунта за счет видимых ледяных включений;
i_ic – льдистость грунта за счет льда-цемента (порового льда), д.е.;
w_tot – суммарная влажность мерзлого грунта, д.е.;
p_i – плотность льда, принимаемая равной 0,9 г/см³;
p_f – плотность мерзлого грунта, г/см³;
w_w – влажность мерзлого грунта за счет незамерзшей воды, д.е.

Число пластичности l_p, %; определяют по формуле

,
где w_L – влажность на границе текучести, %;
w_p – влажность на границе раскатывания, %.

 

При написании статьи использовалась некоторая информация из ГОСТ 25100-2011. Грунты. Классификация.

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com