Классификация видов грунтов

Классификация грунтов

Грунты разделяют на три класса: скальные, дисперсионные и мерзлые (ГОСТ 25100-2011).

  • Скальные грунты — магматические, метаморфические, осадочные, вулканогенно-осадочные, элювиальные и техногенные породы обладающие жесткими кристаллизационными и цементационными структурными связями.
  • Дисперсионные грунты — осадочные, вулканогенно-осадочные, элювиальные и техногенные породы с водноколлоидными и механическими структурными связями. Эти грунты делятся на связные и несвязные (сыпучие).
  • Мерзлые грунты — это те же скальные и дисперсионные грунты, дополнительно обладающие криогенными (ледяными) связями. Грунты в которых присутствуют только криогенные связи называются ледяными.

Скальный грунт обладает достаточной несущей способностью для строительства сооружений без фундамента. Этот грунт сам выступает в роли фундамента.

На мерзлых грунтах строительство бессмысленно, так как это сезонный фактор. Вечномерзлые грунты обладают несущей способностью скальных грунтов и могут быть использованы в качестве фундаментов.

Класс дисперсионных грунтов подразделяют на группы:

  • минеральные — крупнообломочные и мелкообломочные грунты, пылеватые и глинистые грунты;
  • органоминеральные — заторфованные пески, илы, сапропели, заторфованные глины;
  • органические — торфы, сапропели.

Органика со временем имеют свойство разлагаться и переходить в другое состояние с уменьшением объема и плотности, поэтому строительные сооружения на органических и органоминеральных грунтах делают путем прохода сквозь толщу их наслоений конструкциями фундаментов либо замещением этих грунтов на минеральные. Поэтому в качестве оснований под фундаменты зданий и сооружений далее будем рассматривать первую группу дисперсионных грунтов — минеральные грунты.

Минеральный дисперсионный грунт состоит из геологических элементов различного происхождения и определяется по физико-химическим свойствам и геометрическим размерам частиц его составляющим. Прежде чем перейти к дальнейшей классификации грунтов нужно оговорить, что будет называться песком, что пылью, а что гравием или щебнем.

По российскому стандарту (ГОСТ 12536) классификация названий элементов идет по размеру слагающих грунт частиц (рис. 4).

рис. 4. Слагающие грунт элементы

Обратите внимание, что крупные обломки одинаковых размеров имеют разные названия. Если их грани окатаны, то это валуны, галька, гравий. Если не окатаны — глыбы, щебень, дресва.

Дальнейшая классификация грунтов зависит от преобладающих в нем частиц. В условиях реальной строительной площадки грунт может быть встречен в чистом виде и как смесь нескольких видов грунтов (рис. 5).

рис. 5. Классификация минерального дисперсионного грунта

Крупнообломочные частицы формируют так называемые крупнообломочные грунты, которые очень хорошо водопроницаемы, мало сжимаемы, мало чувствительны к воде (маловлажные или насыщенные водой сжимаются одинаково, набухание не происходит).

Мелкообломочные частицы образуют песчаные грунты, которые хорошо водопроницаемы, мало сжимаемы, не набухают. За исключением мелких, пески не пучат при промерзании. Свойства частиц зависят не от того, из каких минералов состоит песок (кварц, полевой шпат, глауконит) а от крупности.

Крупнообломочные грунты и пески

Раз­но­вид­ность грун­товРаз­мер ча­стиц d, ммСо­дер­жа­ние ча­стиц, % по массе
Круп­но­об­ло­моч­ные
Ва­лун­ный (при пре­об­ла­да­нии не­ока­тан­ных ча­стиц — глы­бо­вый)бо­лее 200бо­лее 50
Га­леч­ни­ко­вый (при не­ока­тан­ных гра­нях — ще­бе­ни­стый)бо­лее 10бо­лее 50
Гра­вий­ный (при не­ока­тан­ных гра­нях — дре­свя­ный)бо­лее 2бо­лее 50
Пес­ки
Гра­ве­ли­стыйбо­лее 2бо­лее 25
Круп­ныйбо­лее 0,50бо­лее 50
Сред­ней круп­но­стибо­лее 0,25бо­лее 50
Мел­кийбо­лее 0,1075 и бо­лее
Пы­ле­ва­тыйбо­лее 0,10ме­нее 75

При наличии в крупнообломочных грунтах песчаного заполнителя более 40% или глинистого заполнителя более 30% от общей массы воздушно-сухого грунта в наименовании крупнообломочного грунта добавляют наименование вида заполнителя, и указывают характеристики его состояния. Вид заполнителя устанавливают после удаления из крупнообломочного грунта частиц крупнее 2 мм. Если обломочный материал представлен ракушкой в количестве ≥ 50%, грунт называют ракушечным, если от 30 до 50% — к наименованию грунта прибавляют с ракушкой.

Пылеватые частицы (взвеси) — продукты механического и химического выветриваний. При их наличии более 25% образуются пылеватые грунты. Минералогический состав частиц в некоторой степени влияет на свойства этих грунтов. Наличие зерен окислов обусловливает связность. Пылеватые пески малопрочны, неустойчивы по отношению к воде, а при замачивании теряют связность и оплывают (потеря устойчивости). Некоторые виды пылеватых грунтов набухаемы и сильно пучинисты.

Глинистые частицы (коллоиды) — чрезвычайно активны. По химическому составу существенно отличаются от остальных (форма их чешуйчатая и игольчатая). Даже 3% глинистых фракций достаточно, чтобы грунт приобрел глинистые свойства: связность, пластичность, набухаемость, липкость, водонепроницаемость.

Самые мелкие частицы (взвеси и коллоиды) являются определяющими в формировании строительных свойств грунтов, но пылеватые свойства хуже глинистых.

В зависимости от процентного содержания в глине песка глинистые грунты делятся на супесь, суглинок, глину.

Классификация грунта
предложенная Охотиным В.В.

На­име­но­ва­ние грун­товСо­дер­жа­ние ча­стиц
гли­ни­стых (ме­нее 0,005 мм)пы­ле­ва­тых (ме­нее 0,005–0,25 мм)пес­ча­ных (0,25–2 мм)
Гли­на тя­же­лаябо­лее 60%
Глина60–30%боль­ше, чем фрак­ция пы­ле­ва­тых ча­стиц
Гли­на пы­ле­ва­таябо­лее 30%боль­ше, чем каж­дая из двух дру­гих фрак­ций по­рознь
Су­гли­нок тя­же­лый30–20%боль­ше, чем фрак­ция пы­ле­ва­тых ча­стиц
Су­гли­нок тя­же­лый пы­ле­ва­тый30–20%боль­ше, чем фрак­ция пес­ча­ных ча­стиц
Су­гли­нок сред­ний20–15%боль­ше, чем фрак­ция пы­ле­ва­тых ча­стиц
Су­гли­нок сред­ний пы­ле­ва­тый20–15%боль­ше, чем фрак­ция пес­ча­ных ча­стиц
Су­гли­нок лег­кий15–10%боль­ше, чем фрак­ция пы­ле­ва­тых ча­стиц
Су­гли­нок лег­кий пы­ле­ва­тый15–10%боль­ше, чем фрак­ция пес­ча­ных ча­стиц
Су­песь тя­же­лая10–6%боль­ше, чем фрак­ция пы­ле­ва­тых ча­стиц
Су­песь тя­же­лая пы­ле­ва­тая10–6%боль­ше, чем фрак­ция пес­ча­ных ча­стиц
Су­песь лег­кая6–3%боль­ше, чем фрак­ция пы­ле­ва­тых ча­стиц
Су­песь лег­кая пы­ле­ва­тая6–3%больше, чем фракция песчаных частиц
Пе­сокме­нее 3%ме­нее 20%
Пе­сок пы­ле­ва­тыйме­нее 3%20–50%
Пыльме­нее 3%бо­лее 50%

Если в глинистом грунте содержится пылеватых частиц больше чем песчаных, то к его наименованию добавляют слово «пылеватый(ая)». Что говорит о возможности резкого снижения прочности и увеличению сжимаемости грунта при намокании, сильного пучения при промерзании, снижения прочностных характеристик при динамических воздействиях.

Глинистые грунты различного химического сотстава различаются своими свойствами по отношению к воде. Так, например, каолинитовые глинистые грунты (белые, светло-серые, серые, черные глины) и полимиктовые (бурые глины) при замачивании набухают мало, а бентониттовые (белые или светло-серые, с желтоватым или зеленоватым оттенком) — набухают очень сильно.

В естественном состоянии грунты находятся в разной степени влажности. Увеличение или уменьшение влажности грунтов изменяет связность частиц грунта. По мере увеличения влажности глинистые грунты проходят три состояния: твердое, пластичное и текучее. Песчаные — два: сыпучее и текучее. При намокании глинистые грунты ухудшают свои свойства медленно, оставляя некоторое время для спасения сооружений от аварии. В песках ухудшение свойств наступает мгновенно. По мере высыхания глинистый грунт уменьшается в объеме и трескается (дает усадку), а пески не изменяют своего объема. Влажные глинистые грунты под действием статической нагрузки дают значительные осадки, а песчаные сжимаются меньше. Сильновлажные глинистые грунты под нагрузкой дают медленно затухающую во времени осадку (вековая осадка), а пески деформируются сразу после приложения нагрузки. В течение строительного периода в песках происходит до 85–90% осадки, в глинистых грунтах — до 50%, а остальные доли в процессе эксплуатации. Песчаные грунты водопроницаемы во всех состояниях, а твердые и пластичные глинистые практически непроницаемы (пески — дренажи, глины — водоупор).

Таблица классификации грунтов по группам

От надежности функционирования системы «основание-фундамент-сооружение» зависит и срок эксплуатации здания, и уровень «качества жизни» его жильцов. Причем, надежность указанной системы базируется именно на характеристиках грунта, ведь любая конструкция должна опираться на надежное основание.

Именно поэтому, успех большинства начинаний строительных компаний зависит от грамотного выбора месторасположения строительной площадки. И такой выбор, в свою очередь, невозможен без понимания тех принципов, на которых основывается классификация грунтов.

С точки зрения строительных технологий существуют четыре основных класса, к которым принадлежат:

– скальные грунты, структура которых однородна и основана на жестких связях кристаллического типа;
– дисперсные грунты, состоящие из несвязанных между собой минеральных частиц;
– природные, мерзлые грунты, структура которых образовалась естественным путем, под действием низких температур;
– техногенные грунты, структура которых образовалась искусственным путем, в результате деятельности человека.

Впрочем, подобная классификация грунтов имеет несколько упрощенный характер и показывает только на степень однородности основания. Исходя из этого, любой скальный грунт представляет собой монолитное основание, состоящее из плотных пород. В свою очередь, любой нескальный грунт основан на смеси минеральных и органических частиц с водой и воздухом.

Разумеется, в строительном деле пользы от такой классификации немного. Поэтому, каждый тип основания разделяют на несколько классов, групп, типов и разновидностей. Подобная классификация грунтов по группам и разновидностям позволяет без труда сориентироваться в предполагаемых характеристиках будущего основания и дает возможность использовать эти знания в процессе строительства дома.

Читайте также:  Мини баня для квартиры и для дачи своими руками под ключ

Например, принадлежность к той или иной группе в классификации грунтов определяется характером структурных связей, влияющих на прочностные характеристики основания. А конкретный тип грунта указывает на вещественный состав почвы. Причем, каждая классификационная разновидность указывает на конкретное соотношение компонентов вещественного состава.

Таким образом, глубокая классификация грунтов по группам и разновидностям дает вполне персонифицированное представление обо всех преимущества и недостатки будущей строительной площадки.

Например, в наиболее распространенном на территории европейской части России классе дисперсных грунтов имеется всего две группы, разделяющие эту классификацию на связанные и несвязанные почвы. Кроме того, в отдельную подгруппу дисперсного класса выделены особые, илистые грунты.

Такая классификация грунтов означает, что среди дисперсных грунтов имеются группы, как с ярко выраженными связями в структуре, так и с отсутствием таковых связей. К первой группе связанных дисперсных грунтов относятся глинистые, илистые и заторфованные виды почвы. Дальнейшая классификация дисперсных грунтов позволяет выделить группу с несвязной структурой – пески и крупнообломочные грунты.

В практическом плане подобная классификация грунтов по группам позволяет получить представление о физических характеристиках почвы «без оглядки» на конкретный вид грунта. У дисперсных связных грунтов практически совпадают такие характеристики, как естественная влажность (колеблется в пределах 20%), насыпная плотность (около 1,5 тонн на кубометр), коэффициент разрыхления (от 1,2 до 1,3), размер частиц (около 0,005 миллиметра) и даже число пластичности.

Аналогичные совпадения характерны и для дисперсных несвязных грунтов. То есть, имея представление о свойствах одного вида грунта, мы получаем сведения о характеристиках всех видов почвы из конкретной группы, что позволяет внедрять в процесс проектирования усредненные схемы, облегчающие прочностные расчеты.

Кроме того, помимо вышеприведенных схем, существует и особая классификация грунтов по трудности разработки. В основе этой классификации лежит уровень «сопротивляемости» грунта механическому воздействию со стороны землеройной техники.

Причем, классификация грунтов по трудности разработки зависит от конкретного вида техники и разделяет все типы грунтов на 7 основных групп, к которым принадлежат дисперсные, связанные и несвязанные грунты (группы 1-5) и скальные грунты (группы 6-7).

Песок, суглинок и глинистые грунты (принадлежат к 1-4 группе) разрабатывают обычными экскаваторами и бульдозерами. А вот остальные участники классификации требуют более решительного подхода, основанного на механическом рыхлении или взрывных работах. В итоге, можно сказать, что классификация грунтов по трудности разработки зависит от таких характеристик, как сцепление, разрыхляемость и плотность грунта.

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ ГРУНТОВ ЧЕТВЕРТИЧНОГО ВОЗРАСТА

Типы грунтовОбозначение
Аллювиальные (речные отложения)a
Озерныеl
Озерно-аллювиальные
Делювиальные (отложения дождевых и талых вод на склонах и у подножия возвышенностей)d
Аллювиально-делювиальныеad
Эоловые (осаждения из воздуха): эоловые пески, лессовые грунтыL
Гляциальные (ледниковые отложения)g
Флювиогляциальные (отложении ледниковых потоков)f
Озерно-ледниковыеlg
Элювиальные (продукты выветривания горных пород, оставшиеся на месте образования)е
Элювиально-делювиальноеed
Пролювиальные (отложения бурных дождевых потоков в горных областях)p
Аллювиально-пролювиальныеap
Морскиеm

РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ ОСНОВНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ

ХарактеристикиФормула
Плотность сухого грунта, г/см 3 (т/м 3 )ρd = ρ/(1 + w)
Пористость %n = (1 − ρd /ρs)·100
Коэффициент пористостиe = n/(100 − n) или e = (ρs − ρd)/ ρd
Полная влагоемкостьω = eρw /ρs
Степень влажности
Число пластичностиIp = ωL − ωp
Показатель текучестиIL = (ω − ωp)/(ωL − ωp)

ПЛОТНОСТЬ ЧАСТИЦ ρs ПЕСЧАНЫХ И ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ

Грунтρs, г/см 3
диапазонсредняя
Песок2,65–2,672,66
Супесь2,68–2,722,70
Суглинок2,69–2,732,71
Глина2,71–2,762,74

КЛАССИФИКАЦИЯ СКАЛЬНЫХ ГРУНТОВ

ГрунтПоказатель
По пределу прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии, МПа
Очень прочныйRc > 120
Прочный120 ≥ Rc > 50
Средней прочности50 ≥ Rc > 15
Малопрочный15 ≥ Rc > 5
Пониженной прочности5 ≥ Rc > 3
Низкой прочности3 ≥ Rc ≥ 1
Весьма низкой прочностиRc 200
>10
>2
>50
Песок:
гравелистый
крупный
средней крупности
мелкий
пылеватый
>2
>0,5
>0,25
>0,1
>0,1
>25
>50
>50
≥75
0,7
Мелкийe 0,75
Пылеватыйe 0,8
По удельному сопротивлению грунта, МПа, под наконечником (конусом) зонда при статическом зондировании
Крупный и средней крупности независимо от влажностиqc > 1515 ≥ qc ≥ 5qc 1212 ≥ qc ≥ 4qc 10
qc > 7
10 ≥ qc ≥ 3
7 ≥ qc ≥ 2
qc 12,512,5 ≥ qd ≥ 3,5qd 11
qd > 8,5
11 ≥ qd ≥ 3
8,5 ≥ qd ≥ 2
qd 8,88,5 ≥ qd ≥ 2qd 17

ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ПО ПОКАЗАТЕЛЮ ТЕКУЧЕСТИ

ГрунтПоказатель текучести
Супесь:IL 1
Суглинок и глина:
твердыеIL 1

ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ИЛОВ ПО КОЭФФИЦИЕНТУ ПОРИСТОСТИ

ИлКоэффициент пористости
Супесчаныйе ≥ 0,9
Суглинистыйе ≥ 1
Глинистыйе ≥ 1,5

ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ САПРОПЕЛЕЙ ПО ОТНОСИТЕЛЬНОМУ СОДЕРЖАНИЮ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА

СапропельОтносительное содержание вещества
Минеральный0,1 0,5

НОРМАТИВНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ МОДУЛЕЙ ДЕФОРМАЦИИ Е ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ

Возраст и происхождение грунтовГрунтПоказатель текучестиЗначения Е, МПа, при коэффициенте пористости е
0,350,450,550,650,750,850,951,051,21,41,6
Четвертичные отложения: иллювиальные, делювиальные, озерно-аллювиальныеСупесь0 ≤ IL ≤ 0,75322416107
Суглинок0 ≤ IL ≤ 0,25342722171411
0,25 2 , а ниже уровня грунтовых вод и на больших глубинах — в скважинах штампом площадью 600 см 2 .

Зависимость осадки штампа s от давления р

Схема испытания грунта прессиометром

1 — резиновая камера; 2 — скважина; 3 — шланг; 4 — баллон сжатого воздуха: 5 — измерительное устройство

Зависимость деформаций стенок скважины Δr от давления р

Для определения модуля деформации используют график зависимости осадки от давления, на котором выделяют линейный участок, проводят через него осредняющую прямую и вычисляют модуль деформации Е в соответствии с теорией линейно-деформируемой среды по формуле

Свойства и классификация грунтов

Цель нашей компании – реализация современных подходов в области научного сопровождения освоения недр Земли отраслевого значения. Инновации в инженерном обеспечении горной промышленности и изысканиях при работах, оказывающих влияния на безопасность объектов капитального строительства.

Состав почвы является одним из самых главных критериев, по которым выбирается участок под застройку. Существует большое количество разновидностей грунтов, которые относят к разным группам. Так как геодезические работы осуществляются преимущественно согласно строительному проекту, то наиболее востребованной станет именно эта классификация. Строительная классификация грунтов является наиболее распространенным методом изучения свойств почвы и позволяет выделить его основные характеристики. От особенностей грунта зависит возможность дальнейшего использования участка для определенных целей, поэтому без тщательного исследования физико механических свойств грунтов не обойтись.

Классификация грунтов

Выделяют два основных класса грунтов:

Жесткие структурные связи в скальных почвах делают сложным застройку участков с таким типом грунтов. Плотная структура осложняет закрепление несущие элементы будущего объект. Нескальные почвы не имеют жестких структурных связей и отличаются своим многообразием. Дисперсность и рассыпчатость почвы является главным признаком нескальных грунтов. Хоть прочность у нескальных почв значительно ниже, чем у скальных, но строительство на участках с таким типом почвосмеси наиболее предпочтительно.

Какие бывают почвы

В строительной классификации присутствуют несколько видов грунта:

  • Скальный. Категория представляет собой крепкие породы, которые отличаются прочностью и низким водопоглощением. Практически непригодны для строительства, так как залегают в виде массивов и на них трудно надежно закрепить объекты либо проложить магистрали. К скальным породам относятся: гранит, известняк и т. д.
  • Полускальный. Сцементированные породы, которые могут уплотняться. На участке с полускальными грунтами строительство должно учитывать особенность материала и подбирать технологии и стройматериалы для дальнейшего предотвращения уплотнения и просадки. Чаще всего категория представлена гипсом и алевролитом.
  • Песчаный. Непластичная почва, которая образовалась в результате разрушения скальных пород. В среднем гранулы песка могут иметь размеры. Каждая песчинка считается таковой при наличии размеров от 0,05 до 2 мм.
  • Крупнообломочный. Очень похож на классический песчаный грунт, но при этом размер гранул будет превышать отметку в 2 мм. В составе почвы данного вида присутствует более 50% крупных обломков, благодаря чему почвосмесь имеет неоднородный состав.
  • Глинистый. Глинистая почва представляет собой супермелкую фракцию, размер частиц которой составляет 0,005 мм. Изначально это скальная порода, которая была существенно деформирована и разрушена за длительный период времени.

Глинистые и песчаные грунты преобладают на территории Российской Федерации. Строительство может производиться на различных почвосмесях, но при этом важно учитывать свойства грунтов для выбора наиболее оптимальных стройматериалов.

Свойства грунтов

В зависимости от состава и свойства грунтов рассчитывается стоимость и технология строительных работ, а также трудоемкость земельных работ. Основными свойствами грунтов выступают:

  1. Влажность. В зависимости от насыщенности почвы водой различают два типа грунтов: сухие и мокрые. Сухие почвосмеси содержат в своем составе не более 5% влаги. Мокрые грунты могут иметь показатель влажности более 30%, а также иметь разный размер пор.
  2. Плотность. Плотность материала рассчитывается путем измерения массы одного кубического метра почвы. В среднем нескальные породы имеют плотность в пределах 1,5-2 тонны/м 3 , а скальные – до 3 тонн.
  3. Размываемость. Показатель обозначает скорость течения жидкости, вымывающей породу. Если для мелкопесчаных грунтов этот показатель должен быть менее 0,6 м/с, то для глин – 1,5 м/с.
  4. Разрыхленность. Каждый грунт при разработке увеличивается в объеме и не восстанавливает свои изначальные размеры в течение длительного времени. При строительстве различают два типа разрыхления. Первоначальное разрыхление измеряется сразу после разработки почвы. Песчаные почвосмеси имеют первоначальный коэффициент в пределах 1,08-1,17, суглинки и глинистые – 1,14-1,3. Если грунт вывозится за территорию участка, то этот показатель позволяет эффективно использовать транспорт. Остаточное разрыхление для почв на основе песка равно 1,01-1,025, для глинистых и суглинистых – 1,015-1,09.
  5. Сцепленность. От сцепленности грунтов зависит сложность проведения работ. Мерзлый грунт имеет наибольший показатель сцепленности и является достаточно сложным для разработки. Песчаные почвы имеют силу сцепления 0,003-0,05 МПа, глинистые грунты – 0,005-0,2 МПа.
  6. Угол естественного откоса. Данный показатель имеет большое значение при устройстве отвалов и насыпей. Также показатели учитываются при рытье траншей и котлованов, откосов.

Классифицирование грунтов позволяет сделать строительно-земельные работы более простыми благодаря известным свойствам почвы. Выбор подходящей техники и оборудования позволяет сэкономить не только материальные ресурсы, но и сделать труд рабочих более простым.

Грунт

Грунт – это многокомпонентное геологическое образование (горные породы, почвы, техногенные системы), которое является объектом инженерно-строительной деятельности.

Грунт – широко распространенное в инженерной геологии, горном деле, строительной практике и в быту наименование минеральных образований, часто с органическими включениями, которые являются основным объектом изучения грунтоведения.

Что такое грунт

Понятие о грунтах

Под термином грунт понимают:

  • собирательное название горных пород (включая почвы), техногенных образований, гео-композитов, залегающих преимущественно в зоне выветривания земной коры и являющихся объектом деятельности человека и рассматриваемые со строительной и инженерно-хозяйственной точек зрения или при общем подходе к оценке верхней части литосферы (мерзлый, твердый грунт и т.п.);
  • основание зданий, сооружений и композит конструкции самого сооружения (для дорог, насыпей, плотин);
  • среда для размещения подземных сооружений (тоннелей, трубопроводов);
  • название породы в горнодобывающей промышленности (отвалы).

Этот термин используется при оценке донных осадков (илистый грунт) и описании образований космического происхождения типа зернистого поверхностного слоя Луны (лунный грунт), а также для пород особого состояния, строения и свойств, изъятых при проходке горных выработок (шахт, траншей) и др. (грунт отвальный), которые нередко бывают токсичными. Из них слагаются специфические техногенные формы рельефа (отвалы, терриконы). Они используются при засыпке нежелательных понижений и отработанных горных выработок.

Грунт — сложная система (композит) из твердых минеральных частиц и включений льда, органоминеральных образований, жидких (водные растворы), газообразных компонентов. Различный генезис грунта определяет их вещественный и механический состав и структуру, от которых зависят его свойства.

Виды и классификация грунтов

Грунты подразделяются на природные и техногенные

Природные грунты

Включают скальные, дисперсные связные (глинистые, пылеватые), дисперсные рыхлые и биогенные.

Скальные грунты — породы с жесткими связями в монолитных и трещиноватых геологических массивах, по происхождению интрузивные и эффузивные кристаллические или метаморфические.

Грунт дисперсный связный (глинистый, пылеватый) — состоит из слабо связанных минеральных частиц; образуется в результате выветривания и разрушения скальных грунтов с последующей транспортировкой водным или эоловым путем.

Рыхлые дисперсные грунты — минеральные разногенетические пески и крупнообломочные накопления.

Пески — породы, в которых масса частиц размером менее 2 мм составляет свыше 50 % объема породы; в крупнообломочных (щебень, дресва, галька и др.) масса элементарных форм более 2 мм превышает 50 %.

Биогенные грунты — органические соединения в виде неразложившихся растительных и животных остатков организмов, а также продуктов их разложения и преобразований (ил, сапропель, торф, заторфованные породы).

Грунт техногенный

Естественные породы, измененные и перемещенные при производственно-хозяйственной деятельности, и антропогенные образования (насыпные, намывные, бытовые и промышленные отходы, шлаки, шламы — золы и золошлаки).

В нормативных и методических документах также рассматриваются грунты, теряющие устойчивость при замачивании, с деформацией при взаимодействии с водой (набухающие, просадочные, тиксотропные), различающиеся по температурному и водно-солевому режиму (пучинистые при промерзании, многолетне- и сезонномерзлые, засоленные и др.).

Состав и сложение определяют качество грунта при их использовании. Важными их свойствами являются физические (плотность, теплопроводность и др.), физико-химические (коррозионные, набухаемость, склонность к усадкам при промерзании, пластичность, липкость), водные (водопроницаемость, суффозионная неустойчивость) и механические (упругость, деформируемость, сжимаемость, просадочность, сопротивления на разрыв и сдвиг, ползучесть).

Подробнее про техногенный грунт читайте в отдельном материале.

Для обеспечения устойчивости грунта, как оснований сооружений, используют разные способы их закрепления — механическое уплотнение и насыщение глинистыми растворами, инъекционные закрепления закачкой в грунт цементных растворов методом геокомпозит, замораживания и др.

Источник: Грунтоведение. 4-е изд., переработанное. Сергеев Е.М. и др. —М., 1973.

Классификация грунтов

В соответствии с ГОСТ 25100—82 классификация грунтов производится по комплексу признаков и выделяет классы, группы, подгруппы, типы, виды и разновидности. Наименования грунтов должны содержать сведения об их геологическом возрасте.

Все грунты подразделяют на два класса: класс скальных грунтов — грунтов с жесткими кристаллизационными или цементационными связями и класс нескальных грунтов без жестких структурных связей.

Скальные грунты отличаются практически несжимаемостью при нагрузках, наиболее распространенных под фундаментами зданий и сооружений.

Они подразделяются на группы: магматические, метаморфические, осадочные сцементированные и искусственные, преобразованные в природном залегании. Основные разновидности скальных грунтов приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1. Основные разновидности скальных грунтов

Разновидности скальных грунтовПоказатели
А. По пределу прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии Rс, МПа:
– очень прочныеRс>120
– прочные120≥Rс>50
– средней прочности50≥Rс>15
– малопрочные15≥Rс>5
Полускальные:
– пониженной прочности5≥Rс>3
– низкой прочностиRс 200>50
Галечниковый (при преобладании неокатанных частиц — щебенистый)d>10>50
Гравийный (при преобладании неокатанных частиц — дресвяный)d>2>50
Песчаные
Песок гравелистыйd>2>25
Песок крупныйd>0,5>50
Песок средней крупностиd>0,25>50
Песок мелкийd>0,1≥75
Песок пылеватыйd>0,10,7
Пески мелкиее 0,75
Пески пылеватыее 0,8
По сопротивлению погружения конуса qс, МПа, при статическом зондировании
Пески крупные и средней крупности независимо от влажностиqс>1515≥qс>5qс 1212≥qс>4qс 1010≥qс≥33
водонасыщенныеqс>77≥qс≥22
По условному динамическому сопротивлению погружению конуса qd, МПа, при динамическом зондировании
Пески крупные и средней крупности независимо от влажностиqd>12,512,5≥qd≥3,5qd 1111≥qd≥3qd 8,58,5≥qd≥2qd 8,58,5≥qd≥2qd 1
Суглинки и глины
ТвердыеJL JL

Для предварительной оценки к просадочным относят грунты со степенью влажности Sr≤0,8 и соблюдении критерия: величина Jss должна быть меньше значений, приведенных в табл. 2.6:

где е — коэффициент пористости грунта в природном состоянии; eL — коэффициент пористости при влажности на границе текучести:
eLρsω,

где ρs и ρω плотности твердых частиц грунта и воды.

Таблица 2.6. Значения показателя Jss

Число пластичности1≤Jp≤1010≤Jp≤1414≤Jp≤22
Показатель Jss101722

К илам относят водонасыщенные современные осадки водоемов, происхождение которых связано с наличием микробиологических процессов. Они имеют влажность больше влажности на границе текучести, коэффициент пористости e≥0,9 и содержат органическое вещество в виде гумуса (разложившиеся остатки растительных и животных организмов) не более 10 %.

По числу пластичности и коэффициенту пористости илы подразделяют на супесчаные <е≥0,8), суглинистые (е≥1) и глинистые (е≥1,5).

Набухающие грунты выделяются в пылевато-глинистых грунтах как обладающие свойствами увеличиваться в объеме.

К набухающим относят грунты с показателем Jss>0,3 и величиной относительного набухания ε≥0,04

где h0sat — высота образца грунта после свободного набухания в условиях невозможности бокового расширения при полном водонасыщении; h0 — первоначальная высота образца при природной влажности.

В зависимости от величины εsω, определенной без нагрузки, грунты подразделяются на слабонабухающие (0,04≤εsω≤0,08), средненабухающие (0,08 12).

Подгруппа биогенных грунтов подразделяется на сапропель, заторфованные грунты и торфы. К сапропелям относят пресноводные илы, образовавшиеся при разложении органических, в основном растительных, остатков на дне водоемов или озер и содержащие по массе более 10 % органических веществ. Сапропель характеризуется высокими значениями коэффициента пористости (e>3) и показателя текучести (JL>1).

К заторфованным относят пылевато-глинистые грунты с содержанием по массе органических веществ от 10 до 50 %.

По относительному содержанию органических веществ Jот заторфованные грунты подразделяют на слабозаторфованные (0,10 >> Modules Anywhere >>> –>

Классификация грунтов по группам в строительстве таблица

Классификация грунтов по группам. Виды грунтов

• I — категория — Песок, супесь, суглинок лёгкий (влажный), грунт растительного слоя, торф
• II — категория — Суглинок, гравий мелкий и средний, глина лёгкая влажная
• III — категория — Глина средняя или тяжёлая,разрыхлённая, суглинок плотный
• IV — категория — Глина тяжёлая. Вечномёрзлые сезонно промерзающие грунты:растительный слой,торф, пески, супеси, суглинки и глины
• V — категория — Крепкий глинистый сланец. Некрепкий песчаник и известняк. Мягкий конгломерат. Вечномёрзлые сезонно промерзающие грунты:супеси, суглинки и глины с примесью гравия,гальки,щебня и валунов до 10% по объёму,а также моренные грунты и речные отложения с содержанием крупной гальки и валунов до 30% по объёму.
• VI — категория — Сланцы крепкие.Песчаник глинистый и слабый мергелистый известняк. Мягкий доломит и средний змеевик. Вечномёрзлые сезонно промерзающие грунты: супеси, суглинки и глины с примесью гравия, гальки, щебня и валунов до 10% по объёму, а также моренные грунты и речные отложения с содержанием крупной гальки и валунов до 50% по объёму
•VII — категория — Сланцы окварцованные и слюдяные. Песчаник плотный и твёрдый мергелистый известняк. Плотный доломит и крепкий змеевик. Мрамор. Вечномёрзлые сезонно промерзающие грунты: моренные грунты и речные отложения с содержанием крупной гальки и валунов до 70% по объёму.

• Плывуны — содержат мелкие глинистые или песчаные частицы, разбавленные водой. Степень плывучести определяется по количеству воды в грунте.
Сыпучие грунты (песок, гравий, щебень, галька) состоят из слабосцепленных между собой частиц разного размера.
• Мягкие грунты — содержат слабосвязанные между собой частицы землистых пород (глинистых или песчано-глинистых).
Слабые грунты (гипс, глинистые сланцы и др.) состоят из слабосвязанных между собой частиц пористых пород.
• Средние грунты — (плотные известняки, плотные сланцы, песчаники, известковый шпат) состоят из связанных между собой частиц пород средней твердости.
• Крепкие грунты — (плотные известняки, кварцевые породы, полевые шпаты и др.) содержат связанные между собой частицы пород большой твердости.
Разрабатывать плывуны, сыпучие, мягкие и слабые грунты легко, но они требуют постоянного укрепления стенок шахты деревянными щитами с распорками. Средние и крепкие грунты разрабатывать тяжелее, но они не осыпаются и не требуют дополнительного крепления.
• Асфальт (от греч. άσφαλτος — горная смола) — смесь битумов (60-75 % в природном асфальте, 13-60 % — в искусственном) с минеральными материалами: гравием и песком (щебнем или гравием, песком и минеральным порошком в искусственном асфальте). Применяют для устройства покрытий на автомобильных дорогах, как кровельный, гидро- и электроизоляционный материал, для приготовления замазок, клеев, лаков и др. Асфальт может быть природного и искусственного происхождения. Часто словом асфальт называют асфальтобетон — искусственный каменный материал, который получается в результате уплотнения асфальтобетонных смесей. Классический асфальтобетон состоит из щебня, песка, минерального порошка (филера) и битумного вяжущего (битум, полимерно-битумное вяжущее; ранее использовался дёготь, однако он в настоящее время не применяется). Для разрушения (пропилки) асфальтовых покрытий существует такая техника в аренду

Согласно ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация», все грунты по общему характеру структурных связей делятся на четыре класса:

I. Класс природных скальных грунтов (с жесткими структурными связями — кристаллизационными и цементационными) – магматические, метаморфические и прочные осадочные грунты.

II. Класс природных дисперсных грунтов (с механическими и водно0колоидными структурными связями) – рыхлые осадочные грунты.

III. Класс природных мерзлых грунтов (с криогенными структурными связями, т.е. с наличием льда и отрицательной температурой) – скальные и дисперсные грунты.

IV. Класс техногенных грунтов (с различными структурными связями, возникающими в результате деятельности человека) – скальные, дисперсные и мерзлые грунты.

Классы грунтов, согласно ГОСТ 25100-95, подразделяются на пять таксономических единиц по следующим признакам:

Группа – по характеру структурных связей (с учетом их прочности)

Подгруппа – по происхождению и условиям образования

Тип – по вещественному, т.е. химико-минеральному составу

Вид – по наименованию грунтов (с учетом размеров частиц и показателей свойств)

Разновидность – по количественным показателям состава, свойств и структуры грунтов.

Наименование грунтов должны содержать сведения об их геологическом возрасте. Например: «верхнечетвертичные суглинки», «палеогеновые глины» и т.п.

Основные признаки и критерии, по которым выделяются таксономические единицы для скальных и дисперсных грунтов, указаны в таблицах.

Классификация грунтов по ГОСТ 25100-95 распространяется на все грунты и является обязательной при производстве инженерно-геологических изысканий, проектировании и строительстве зданий и сооружений.

Класс природных скальных грунтов

Скальные грунты– магматические (гранит, диорит и др.), метаморфические (гнейс, кварцит и др.) и осадочные породы (известняки, кремнистые песчаники и др.). Классифицируются по прочности, по коэффициенту размягчаемости и по степени выветрелости. Эти грунты залегают в виде сплошного массива или трещиноватого слоя. Они несжимаемы, водоустойчивы, практически водонепроницаемы. Вода фильтруется только по трещинам.

Скальные грунты подразделяют по степени выветрелости на:

— монолитные – практически нетронутые выветриванием, слабовыветрелые (трещиноватые), залегающие в виде несмещенных глыб;

— выветрелые – сильно раздробленные, состоящие из мелких кусков.

Высокие прочностные свойства скальных грунтов объясняются наличием в их структурах кристаллических связей, которые возникают при раскристаллизации магмы, либо в результате цементизации рыхлых образований.

Полускальные грунты– трещиноватые, сильно выветрелые магматические породы, а также такие осадочные породы как гипс, мергель и др. Все эти породы по прочности достаточно устойчивы. Полускальные грунты в отличие от несжимаемых скальных, при обычных величинах давлений, передаваемых на них, обладают некоторой способностью пластически консолидироваться. Грунт под фундаментами зданий и сооружений в ряде случаев способен уплотняться.

Важной характеристикой полускальных грунтов является их недостаточная устойчивость к воде (размягчение и растворение). Например, гипс и каменная соль растворимы в воде, другие только размягчаются. После размягчения несущая способность грунтов уменьшается, изменяется величина сопротивления сдвигу.

Для многих полускальных грунтов важной особенностью является трещиноватость. Прочность отдельных образцов полускальных грунтов может дать ошибочное представление о прочности всего массива. Т.е. образцы грунтов могут обладать большой прочностью, а грунты в массиве, будучи рассечены многочисленными трещинами, могут быть неустойчивым основанием для сооружения.

Трещиноватость грунтов бывает различного происхождения и характера. Выделяют трещины, возникающие при горообразовании, трещины напластования, выветривания и др. Данные о трещиноватости можно получить с помощью бурения скважин, визуального изучения грунтов, а также путем опытного нагнетания в шурфы воды. Чем больше трещиноваты грунты, тем большее количество воды они поглощают.

Процесс выветривания приводит к механическому распаду полускальных грунтов и к химическому разложению их минералов, что приводит к снижению прочности грунтов.

ГРУНТЫ

На производство земляных работ большое влияние оказывают физико-механические свойства грунтов: средняя плотность, влажность, сила внутреннего сцепления частиц, разрыхляемость. Различают следующие виды грунтов.

Пески — сыпучая смесь зерен кварца и других минералов крупностью 0,25. 2 мм, образовавшаяся в результате выветривания горных пород.

Супеси — пески с примесью 5. 10% глины.

Гравий — горные породы, состоящие из отдельных скатанных зерен диаметром 2. 40 мм, иногда с некоторой примесью глинистых частиц.

Глины — горные породы, состоящие из чрезвычайно мелких частиц (менее 0,005 мм), с небольшой примесью мелких песчаных частиц.

Суглинки — пески, содержащие 10. 30% глины. Суглинки делятся на легкие, средние и тяжелые.

Лёссовидные грунты — содержат более 50% пылевидных частиц при незначительном содержании глинистых и известковых частиц. Лёссовидные грунты при наличии воды размокают и теряют устойчивость.

Плывуны — песчано-глинистые грунты, сильно насыщенные водой.

Растительные грунты — различные почвы с примесью 1 . 20% перегноя.

Скальные грунты — состоят из твердых горных пород.

Грунты в зависимости от трудности и способа их разработки делятся на категории (табл. 1).

При разработке грунт разрыхляется и увеличивается в объеме. Объем насыпи будет больше объема выемки, из которой грунт взят. Грунт в насыпи под действием собственного веса или механического воздействия уплотняется постепенно, поэтому различны значения первоначального процента увеличения объема (разрыхления) и процента остаточного разрыхления после осадки грунта (табл. 2).

Читайте также:  Защитный экран для банной печи своими руками
Ссылка на основную публикацию